[发明专利]一种微创型椎弓根螺钉用钛合金棒材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种微创型椎弓根螺钉用钛合金棒材及其制备方法，首先进行了完全退火的热处理方式，再通过立式矫直这种产生残余应力较小的方式进行棒材的精矫直，使棒材直线度≤0.1mm/m，再通过磨削去除棒材表面硬化层，最终采用去应力退火的方式，消除之前加工产生的残余应力，从而解决了U型钉缩口较大且不稳定的问题，本发明生产的棒材，其U型缩口量已超过国外同类产品。

技术领域

本发明属于金属材料制备技术领域，具体涉及一种微创型椎弓根螺钉用钛合金棒材及其制备方法。

背景技术

钛及钛合金具有优异的生物相容性、较低的弹性模量、耐腐蚀性和优良的机械性能，已广泛应用于医疗用骨内固定器材、人工关节及骨重建材料等领域中。椎弓根螺钉规格在Φ13～Φ15.5，主要用于腰椎骨折、腰椎滑脱、椎管狭窄等常见脊柱疾病。目前，椎弓根螺钉用钛合金主要为TC4和TC4ELI两种牌号为主。椎弓根螺钉用钛合金棒材在生产过程易产生大量残余应力，导致成品螺钉的U型槽发生内缩。现有的矫直方法主要为两辊矫直和多辊矫直，此类方法使棒材在辊间进行旋转挤压，产生大量应力，并不适用于椎弓根螺钉用钛合金棒材的加工。立式电加热矫直在加热过程可有效减少残余应力，但棒材矫直时在上下拉力的作用下，棒材易发生变形，从而产生新的应力，制作的棒材虽然满足制备普通型椎弓根螺钉，但对于近年来国际国内医疗器械领域开发的微创型椎弓根螺钉，即U型槽开口深度更大，对材料残余内应力要求更苛刻，要求残余应力更小，以上几种传统矫直技术制备的钛合金材料，均不能满足使用要求，难以达到国际领先水平。

发明内容

为了解决上述内应力难以消除，无法满足制造微创型椎弓根螺钉的要求的技术问题，本发明提供了一种微创型椎弓根螺钉用钛合金棒材及其制备方法，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种微创型椎弓根螺钉用钛合金棒材的制备方法，包括以下步骤：

获取钛合金棒坯；

对所述钛合金棒坯进行退火预矫；

对预矫后的钛合金棒坯进行扒皮，得到预处理棒坯；

对所述预处理棒坯进行精矫，得到精矫棒坯；

对所述精矫棒坯进行磨削，去除所述精矫棒坯表面的氧化皮；其中，磨削尺寸为钛合金棒材成品尺寸的公差上限尺寸；

对磨削后的精矫棒坯进行去应力退火，得到半成品钛合金棒材；

抛光所述半成品钛合金棒材，得到钛合金棒材成品；其中，抛光标准为所述钛合金棒材成品的表面光洁度小于等于0.4μm。

可选的，对所述精矫棒坯进行磨削，去除所述精矫棒坯表面的氧化皮之后还包括：

对磨削后的精矫棒坯进行超声检测，获取无内部缺陷的磨削后的精矫棒坯。

可选的，对所述钛合金棒坯进行退火预矫包括：

将所述钛合金棒坯置于箱式炉中进行保温；其中，所述箱式炉的温度为750℃，保温时间为60-90min；

取出保温后的钛合金棒坯，并利用两辊矫直机矫直钛合金棒坯，得到预矫后的钛合金棒坯；其中，所述两辊矫直机的辊子转速为900r/min，矫直后直线度≤0.5mm/m。

可选的，对预矫后的钛合金棒坯进行扒皮，得到预处理棒坯中，扒皮所采用的设备为无心车床。

可选的，对所述预处理棒坯进行精矫，得到精矫棒坯中，精矫所采用的设备为立式矫直机；精矫的标准为所述预处理棒坯矫直后直线度≤ 0.1mm/m。

可选的，对磨削后的精矫棒坯进行去应力退火，得到半成品钛合金棒材包括：

将磨削后的精矫棒坯置于预设模具中；