[发明专利]利用超短脉冲激光制造人体植入支架的方法

权利要求书

1.一种利用超短脉冲激光制造人体植入支架的方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）、制备圆柱形模具

圆柱形模具用6061铝合金制作，圆柱形模具表面粗糙度为Ra0.08~0.16μm；

（2）、预处理NiTi形状记忆合金丝

2.1、将NiTi形状记忆合金丝在92%浓度的丙酮与去离子水的混合溶液中浸泡3min；

2.2、用去离子水，在超声波环境下清洗NiTi形状记忆合金丝5min；

2.3、将NiTi形状记忆合金丝置于干燥箱中，在100℃下烘干30min；

（3）、在圆柱形模具上固定NiTi形状记忆合金丝

3.1、将NiTi形状记忆合金丝A，顺时针缠绕在圆柱形模具上，螺旋上升角度为45°；

3.2、将另一根NiTi形状记忆合金丝B，逆时针缠绕在圆柱形模具上，螺旋上升角度为45°；

3.3、A和B两根NiTi形状记忆合金丝在先后螺旋缠绕的过程中，形成了若干个接触点；

（4）、激光微连接过程

4.1、将装配有NiTi形状记忆合金丝的圆柱形模具固定在激光器的工作平台上，将接触点的一侧水平朝上放置；

4.2、打开氩气阀门，控制气体流量为4~5L/min，进行惰性气体保护；

4.3、调整焦距，选用焦距为28~30mm；

4.4、在激光控制面板上，选择激光功率27~30W；

4.5、在激光控制面板上，选择激光脉宽30fs；

4.6、在激光控制面板上，选择激光能量10J；

4.7、在激光控制面板上，选择出光频率1Hz；

4.8、启动激光器，依次对一侧的接触点进行激光微连接，结束关闭激光器；

4.9、调整圆柱形模具的方向，将未进行激光微连接的另一侧接触点水平朝上放置；

4.10、启动激光器，依次对另一侧的接触点进行激光微连接，结束关闭激光器；

4.11、关闭气体阀门，将圆柱形模具从激光器工作平台上取下；

4.12、将连接上的NiTi形状记忆合金丝从圆柱形模具上取下；

（5）、检测、分析、表征

5.1、从已连接好的支架上，随机剪取一个接头；

5.2、将剪取下的接头，用无水乙醇在超声波下进行洗涤3min；

5.3、将剪取下的接头置于干燥箱中在100℃下烘干10min；

5.4、在电子显微镜下观察接头的宏观形貌；

5.5、将接头在镶嵌机中进行镶嵌，使用电木粉进行热镶嵌，加热至120℃保温5min；

5.6、将镶嵌好的接头试样依次用400目、1200目和3000目的砂纸进行打磨；

5.7、将打磨平整的接头试样用金刚石研磨膏进行抛光；

5.8、将抛光好的接头试样，用棉签蘸取腐蚀液擦拭，单方向均匀擦拭20s；其中，腐蚀液配比为HF：HNO₃：H₂O=1：2：3；

5.9、将腐蚀后的接头试样，用去离子水进行冲洗，置于干燥箱中在100℃下烘干5min；

5.10、将烘干后的接头试样，用无水乙醇进行清洗，置于干燥箱中在100℃下烘干10min；

5.11、在电子显微镜下观察接头的微观组织形貌；

5.12、用显微硬度仪分别测量接头焊缝中心、热影响区及母材的硬度；

5.13、用微小力学试验机测试接头的拉伸强度；

5.14、激光微连接下的NiTi形状记忆合金丝，搭接状态下的两根丝经焊接后处于同一个平面，接头的硬度均达到Hv250以上，接头的抗拉强度达到1000MPa。