[发明专利]一种万向复位螺钉座钛合金棒材的制备方法

说明书

本发明属于医疗用钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种万向复位螺钉座钛合金棒材的制备方法。钛合金的化学成分及质量百分比为：Al 5.9～6.4%，V 3.9～4.4%，Fe 0.15～0.22%，O 0.09～0.13%，C≤0.05%，H≤0.005%，N≤0.01%，余量为Ti；首先通过熔炼、锻造、轧制工序获得圆棒坯料；然后采用β单相区均匀化退火处理工艺，获得均匀的细晶针状马氏体组织，采用通电矫直和双曲线矫直复合工艺进行矫直，控制通电矫直温度在780℃以下，获得平衡的残余应力状态；最后进行去应力退火、无心磨削制备出成品棒材。本发明可以生产出基本无应力的医疗用Ti‑6Al‑4V合金棒材，并具备优异的疲劳寿命，为制造骨科医疗器械万向复位螺钉座提供合格原材料。

技术领域

本发明属于医疗用钛合金材料加工技术领域，具体涉及一种万向复位螺钉座钛合金棒材的制备方法。

背景技术

钛合金具有优异的生物相容性、耐腐蚀性能、且无磁性、无毒，被广泛用于医用领域。Ti-6Al-4V合金被广泛应用于医疗产品的生产制备，而现有的技术生产的钛合金棒丝材存在着较大的内应力，在后续的万向复位螺钉座机械加工过程中会因为开口等加工方式造成应力失衡，使得开口处出现扩张或者收缩的情况，破坏了医疗产品的精度。

发明内容

上述Ti-6Al-4V合金在加工过程中存在的残余应力，造成万向复位螺钉座棒材在生产医疗产品时出现扩口或者缩口的问题。本发明所解决的技术问题在于提供一种万向复位螺钉座钛合金棒材的制备方法，为了解决Ti-6Al-4V合金棒材在生产医疗产品时出现扩口或者缩口的问题。

本发明采用的技术方案是：

一种万向复位螺钉座钛合金棒材的制备方法，万向复位螺钉座钛合金棒材的化学成分及质量百分比为：Al元素5.9～6.4%，V元素3.9～4.4%，Fe元素0.15～0.22%，O元素0.09～0.13%，C元素≤0.05%，H元素≤0.005%，N元素≤0.01%，余量为Ti；

该方法包括以下步骤：

步骤一、采用真空自耗熔炼制备出钛合金铸锭；

步骤二、采用快锻机、精锻机进行锻造，并进行均匀化退火处理；

步骤三、采用横列式轧机进行轧制；

步骤四、采用链式拉拔机进行拉拔；

步骤五、采用通电的张力矫直机进行矫直；

步骤六、对电矫直后的棒材进行去应力退火处理；

步骤七、采用双曲线矫直机进行精矫直；

步骤八、对双曲线矫直后的棒材进行去应力退火处理；

步骤九、对棒材进行无心磨削，制备出成品规格棒材。

所述的万向复位螺钉座钛合金棒材的制备方法，步骤一中，要求采用海绵钛、金属Al、中间合金AlV、金属Fe、化合物TiO₂，按照钛合金成分配料，采用真空自耗三次熔炼，获得钛合金铸锭。

所述的万向复位螺钉座钛合金棒材的制备方法，步骤二中，要求在1050℃～1150℃进行开坯锻造，在900℃～1000℃进行精锻，保温时间控制在1.5～8小时，每火次变形量控制在40～80%；锻造后的坯料进行均匀化退火处理，其均匀化退火处理温度为钛合金β相变点以上30～50℃，保温10～60min，水淬至室温。

所述的万向复位螺钉座钛合金棒材的制备方法，步骤三中，控制轧制温度为880～930℃，保温1～2小时，控制每道次变形量在15%以内。

所述的万向复位螺钉座钛合金棒材的制备方法，步骤四中，控制拉拔温度为700～800℃，链式拉拔机速度为1～1.5m/min，变形量为20～40%。