[发明专利]一种提高TC4医用U型钉缩口尺寸稳定性的方法

说明书

本发明公开了一种提高TC4医用U型钉缩口尺寸稳定性的方法，包括以下步骤：高温热处理；双曲线矫直；低温热处理；U型钉缩口尺寸检测。本发明通过调整高温热处理温度，获得具有等轴组织、再结晶充分的棒材；然后通过调整低温热处理温度，获得力学性能符合GB/T 13810‑2007要求的棒材；最后将不同热处理工艺后的棒材各加工15个U型钉，检测U型钉的缩口尺寸。本发明通过调整TC4棒材的高低温热处理工艺，并在每个步骤增加检测，从而确保了U型钉缩口尺寸小于0.10mm，且缩口尺寸保持稳定。本发明在实际生产工艺中只需在一定的温度范围内对TC4棒材进行高低温热处理，无须调节其他工艺参数，温度调整方便、可靠易行。

技术领域

本发明涉及医用U型钉用TC4合金棒材的生产加工技术，特别是一种提高TC4医用U型钉缩口尺寸稳定性的方法。

背景技术

U型钉(椎弓根螺钉)与锁紧螺母和连接棒作为脊柱固定系统，用于治疗脊柱的骨折、畸形等。U型钉在加工成型后会出现缩口(U型口发生收缩)现象，缩口尺寸及稳定性是评价U型钉性能的重要指标之一。医用TC4棒材加工成U型钉作为脊柱固定系统植入人体，当U型钉缩口尺寸大于0.10mm时，将导致与其配套的连接棒和锁紧螺母无法准确夹紧定位，给临床应用带来不便，影响患者的治疗。

U型钉缩口现象是由TC4合金棒材在加工过程中再结晶不充分、残余应力去除不彻底引起的。医用U型钉用TC4合金棒材主要经过热拔、电矫直、双曲线矫直和热处理等加工工艺，通过加大拉拔变形量或改善热处理温度可改善棒材的再结晶程度。当拉拔变形量较大时，会加速拉拔模具的破损，且拉拔后的棒材表面容易造成划痕、拉伤等，表面质量和尺寸精度也不易控制，并且使后续的冷矫直(通过双曲线矫直实现)产生的残余应力相差较大，这也导致制造的U型钉缩口尺寸一致性差，甚至会有0.08mm～0.20mm的波动。所以通过加大拉拔变形量来改善棒材再结晶程度的方法具有很大局限性。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能控制TC4医用U型钉缩口尺寸在0.10mm以下并使缩口尺寸保持稳定的提高TC4医用U型钉缩口尺寸稳定性的方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种提高TC4医用U型钉缩口尺寸稳定性的方法，包括以下步骤：

A、前处理

按照现有方法对TC4棒材进行热轧、挂氧化皮、热拔和电矫直处理；

B、高温热处理

对TC4棒材进行高温热处理，高温热处理后，对TC4棒材纵截面边缘位置取样进行组织检测，对照国际标准ETTC 2^nd，观察半成品棒材组织是否符合再结晶充分的细小等轴组织的标准，如不符合标准，则报废；

C、双曲线矫直

按照现有方法对TC4棒材进行双曲线矫直；

D、低温热处理

对TC4棒材进行低温热处理，低温热处理后，对TC4棒材纵截面边缘位置取样进行组织检测，对照国际标准ETTC 2^nd，观察半成品棒材组织是否符合再结晶充分的细小等轴组织的标准，如不符合标准，则报废；如符合标准，则对TC4棒材进行力学性能测试，如果维氏硬度符合标准，拉伸性能符合GB/T13810-2007的要求，则转步骤E，否则报废；

E、U型钉缩口尺寸检测

将经过高低温热处理的TC4棒材，按照相关标准加工成15个U型钉，检测U型钉外径直线度的变化，评价U型钉的缩口性能。

进一步地，步骤B所述的高温热处理的温度为700～760℃，保温时间为85～95min。

进一步地，步骤D所述的低温热处理的温度为450～680℃，保温时间为85～95min。