[发明专利]一种钛合金TC20接骨板的制造方法

说明书

本发明涉及医用人体植入物钛合金接骨板技术领域，尤其是一种钛合金TC20接骨板的制造方法，包括以下步骤：(1)钛合金接骨板热模锻造模具制备；(2)接骨板坯料制备：所述接骨板坯料为钛合金TC20棒料；(3)钛合金接骨板模锻：①坯料加热：加热温度为880‑980℃，保温时间0.5‑1.0小时；②锻压：采取低速率变形方式，变形速率控制在0.03‑0.8s^‑1，总变形量＞75％；模具加热温度650‑780℃；(4)钛合金接骨板成品加工：去除飞边毛刺，进行去应力退火，退火温度为600‑700℃，保温0.5小时，炉冷。该制造方法解决了现有工艺中钛合金TC20接骨板加工余量大和各向异性问题。

技术领域

本发明涉及医用人体植入物钛合金接骨板技术领域，具体领域为一种钛合金接骨板。

背景技术

钛合金由于其具有密度低、比强度高、耐蚀性好、耐热性高、无磁、焊接性能好以及优异生物相容性等优良性能被广泛应用于航空航天、军工和化工等领域。自从20世纪60年代钛合金用做口腔种植体后，钛合金便开始在生物医用材料领域得到广泛的发展和应用。由于钛及钛合金具有较低的弹性模量、优异的耐腐蚀性和良好的生物相容性，成为生物医用材料的首选。从上世纪医用钛合金使用开始，Ti6Al4V和Ti6A14VELI合金就大量应用于医用领域。然而，随着生物医学的发展，通过对工业上与V接触的工人观察和动物实验认为，V对机体有潜在的毒性。研究V在兔子体内的植入行为也得出同样结论。由于大量数据证实V对人体具有毒性作用，因而20世纪80年代，瑞士研制出无V的α+β型钛合金Ti6Al7Nb(中国牌号TC20)合金。这种合金的力学性能与Ti6A14V相近，弹性模量为骨弹性模量的4倍左右。近年来我国开始越来越多的使用这种钛合金材料制造骨科制品，接骨板就是使用该钛合金材料的常用骨科制品。

传统的钛合金接骨板是用钛合金轧制板材制造，制造方法是：选取合理的钛合金轧制板材剪切下料，经过机械加工，制造出合格精度和尺寸的接骨板。一方面，由于接骨板形状因素，使其机械加工余量大，材料利用率低，成本较高。另一方面，因为钛合金轧制板材有明显力学性能各向异性——轧制方向力学性能高，与轧制方向的横向力学性能低，使接骨板受力时各方向力学性能不一致，性能稳定性差，容易造成接骨板疲劳断裂问题，影响使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钛合金TC20接骨板的制造方法，用TC20光棒为原料，通过模锻热加工，解决现有工艺中钛合金接骨板加工余量大和各向异性问题。

钛合金的模锻一般分为普通模锻、热模锻造和等温锻造，是钛合金近净成形制造的先进工艺。由于TC20钛合金含有难熔金属铌，使其变形抗力大，普通模锻成形难度大，产品性能不稳定；而等温锻造是把模具加热至和钛合金锻造温度一致的锻造方法，需要用耐高温的镍基高温合金做模具，模具材料成本很高，模具使用寿命低。所以本发明是用国内外领先的热模锻造工艺生产钛合金接骨板：使得锻造模具加热温度比钛合金锻造温度低150-200℃，进行锻造加工，既能达到钛合金接骨板容易成形的目的，又能使模具生产可以用较低成本的耐热钢制造，达到钛合金接骨板生产成本降低，组织均匀，性能更稳定的目标。

为实现上述目的，本发明具体提供如下技术方案：

一种钛合金TC20接骨板的制造方法，包括以下步骤：

(1)钛合金接骨板模锻模具制备；

(2)接骨板坯料制备：所述接骨板坯料为钛合金TC20棒料；

(3)钛合金接骨板模锻：

①坯料加热：加热温度为880-980℃，保温时间0.5-1.0小时；

②锻压：采取低速率变形方式，变形速率控制在0.03-0.8s^-1，总变形量＞75％；模具加热温度650-780℃；保证产品不出缺陷又能流变充满模具；