用于医疗器械的改进的金属合金制造技术

一种用于至少部分地形成医疗器械的方法和工艺，该方法和工艺改进该医疗器械的多种物理特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于医疗器械的改进的金属合金本专利技术要求于2013年4月26日提交的美国临时专利申请序列号61/816,357的优先权，通过引用将其结合在此。本专利技术总体上涉及医疗器械，并且具体地涉及至少部分地由新颖合金形成的医疗器械。专利技术背景许多类型的医疗器械是通过包括退火的工艺形成的。退火工艺用于软化金属，使金属可以更容易地形成所希望的形状。然而，一旦医疗器械的最终或接近最终的形状实现，形成该医疗器械的金属对于某些应用而言则太软。这样，对于拥有一种既形成由金属制成的医疗器械、又在此后硬化该医疗器械的此金属的工艺存在需要。专利技术概述本专利技术总体上针对与过去的医疗器械相比具有改进特性的、至少部分地由新颖合金制成的医疗器械。用于至少部分地形成该医疗器械的新颖合金改进了这种医疗器械的一种或多种特性(例如，强度、耐久性、硬度、生物稳定性、弯曲性、摩擦系数、径向强度、柔性、抗拉强度、拉伸伸长率、纵向伸长、应力应变特性、改进的反冲特性、射线不透性、热敏性、生物相容性、改进的疲劳寿命、抗裂性、裂纹扩展抗性等)。在医疗器械中能够实现新颖合金的这一种或多种改进的物理特性而不必增加医疗器械的容积(bulk)、体积和/或重量，并且在一些情况下，甚至在与至少部分由常规不锈钢材料形成的医疗器械相比减少医疗器械的体积、容积和/或重量时，仍能够获得这些改进的物理特性。然而，应当理解的是，该新颖的合金可以包括金属，如不锈钢等。因此用于至少部分地形成该医疗器械的新颖合金能够：1)提高医疗器械的射线不透性，2)提高医疗器械的径向强度，3)提高医疗器械的屈服强度和/或极限抗拉强度，4)改进医疗器械的应力应变特性，5)改进医疗器械的卷曲和/或扩展特性，6)改进医疗器械的弯曲性和/或柔性，7)改进医疗器械的强度和/或耐久性，8)提高医疗器械的硬度，9)改进医疗器械的纵向伸长特性，10)改进医疗器械的反冲特性，11)改进医疗器械的摩擦系数，12)改进医疗器械的热敏特性，13)改进医疗器械的生物稳定性和/或生物相容特性，14)提高医疗器械的抗疲劳性，15)抵抗医疗器械中的开裂以及抵抗裂纹扩展，和/或16)使得能够制造更小、更薄和/或更轻的医疗器械。医疗器械通常包括赋予该医疗器械所希望的特性的一种或多种材料，以便承受生产该医疗器械所需的制造工艺。这些制造工艺可以包括但不局限于激光切割、蚀刻、卷曲(crimping)、退火、拉拔、轧制、电镀、电解抛光、化学抛光、清洗、酸洗、离子束沉积或注入、溅射镀膜、真空沉积等。在本专利技术的另一个非限制方面，可以包括新颖合金的医疗器械是矫形装置，PFO(卵圆孔未闭)装置，支架，瓣膜，脊椎植入物，血管植入物；移植物，导线，护套，支架导管，电生理学导管，海波管，导管，卡钉，切割装置，任何类型的植入物，起搏器，牙科植入物，骨植入物，假体植入物或用以修复、置换和/或支持骨(例如，肩峰、寰椎、枢椎、跟骨、腕骨、锁骨、尾骨、上髁、肱骨内上踝、股骨、腓骨、额骨、大转子、肱骨、髂骨、坐骨、下颌骨、上颌骨、掌骨、跖骨、枕骨、肘突、顶骨、膝盖骨、趾骨、桡骨、肋骨、骶骨、肩胛骨、胸骨、距骨、跗骨、颞骨、胫骨、尺骨、颧骨等)和/或软骨的装置，钉子，棒，螺钉，柱，笼，板，椎弓根螺钉，盖，铰链，接合系统，金属丝，锚定件，隔离件，轴件(shaft)，脊椎植入物，锚定件，盘，球，张紧带，锁定连接器，或其他在体内使用以支持结构、在体内例如但不限于人体内安装结构和/或修复结构的结构组件。在一个非限制性应用中，该医疗器械是牙科植入物牙科填充、牙科牙盖、牙桥、牙套、牙科牙齿清洁设备、和/或用于牙科或牙齿矫正领域中的任何其他医疗器械。在另一个非限制性应用中，该医疗器械是支架。在再另一个非限制性应用中，该医疗器械是脊椎植入物。在又另一个非限制性应用中，该医疗器械是假体装置。虽然本专利技术将参考医疗器械来描述，应当理解的是，该新颖的合金可以用于其他经受可导致开裂和疲劳失效的应力的部件中(例如，汽车零件、弹簧、航空零件、工业机械等)。用于形成新颖合金的金属是非限制性的。通常，此类金属包括镍和铬以及一种或多种合金剂，例如但不限于铝、钙、碳、氧化铈、钴、铜、金、铪、铁、氧化镧、铅、镁、钼、铌、锇、铂、稀土金属、铼、银、钽、锝、钛、钨、钒、钇、氧化钇、锌、锆、氧化锆、和/或一种或多种此类组分的合金(例如MoHfC、MoY2O3、MoCs2O、MoW、MoTa、MoZrO2、MoLa2O3、MoRe合金等)。在本专利技术的再另一个非限制性方面，碳纳米管(CNT)能够可任选地被结合至金属材料中以形成新颖的合金。尽管该新颖合金是描述为包括一种或多种金属和/或金属氧化物，可以理解的是在该新颖合金中的金属和/或金属氧化物的一些或全部可以被选自下组的一种或多种材料取代：陶瓷、塑料、热塑性塑料、热固性材料、橡胶、层压制品、无纺布等。用于新颖合金的一种或多种金属通常具有合金基体，并且CNT可以任选地合并在该合金基体的晶粒结构内。认为该CNT的某些部分当使用时将跨过该金属材料的晶粒边界并且包埋到相邻晶粒内，由此在晶粒之间形成另外连接。当在动力学应用中采用新颖合金时，循环应力施加在该合金上。在多个循环处的一些点处，该新颖合金将由于起始并沿着晶粒边界传播的疲劳失效而开裂。认为CNT跨晶粒的附着将防止或拖延裂纹扩展和疲劳失效。此外，当晶粒大小较大时，则CNT得以被完全包埋到晶粒内。形成双晶粒是由完全包埋或部分包埋进晶粒结构内的CNT的存在所限制的。此外，CNT提供了更好的表面抗腐蚀性。包括CNT的新颖合金可以通过粉末冶金通过以下方式制成：将CNT添加到金属粉末或各种金属粉末的混合物中以制造多组分合金。然后，可以将混合物在高的等静压力下压缩为预成型件，其中该粉末的颗粒融合在一起并由此将CNT捕获到该新颖合金的基体内。然后可以将该预成型件在惰性气氛或还原性气氛下并在将允许金属组分融合和固化的温度下烧结。取决于所希望的晶粒结构，然后可以将该融合的金属退火或进一步加工成最终形状并且然后退火。在没有将该新颖合金包封在惰性或还原性气氛中和/或在真空下的情况下，该新颖合金在任何时候都不应加热至300℃之上。该材料也能以若干其他常规方式来加工。具体而言，一种方式是通过其中金属和CNT与粘结剂混合在一起以形成浆料的金属注射模制或金属模制技术。然后在压力下将浆料注入具有所希望形状的模具中。将该浆料置于模具中并且然后移除。然后以多重步骤将粘结剂烧结出来，留下致密的金属-CNT复合物。在惰性或还原性气氛中和/或在真空下，可以将该新颖合金加热高达1500℃。大多数元素金属和合金具有疲劳寿命，它限制了其在动力学应用中的使用，其中在其使用过程中循环负荷被施加。该新颖合金延长了医疗器械的疲劳寿命。该新颖合金被认为具有增强的疲劳寿命，增强了新颖合金中的金属的晶粒边界之间的粘合强度，由此抑制、防止或拖延了导致疲劳失效的开裂的起始和扩展。例如，在矫形脊椎应用中，脊椎棒植入物在患者整个生命中经历重复周期，并且可以潜在地导致该脊椎棒开裂。钛常用于此类装置中；但是，钛具有低的抗疲劳性。抗疲劳性可通过按照上述方式使钛金属与CNT形成合金来改进。如果需要更高的强度以及更高的抗疲劳性，则可以使CNT与新颖合金形成合金以获得此类特性。在将至少约0.05重量％、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成医疗器械的方法，该方法包括以下步骤：a)提供金属合金的棒或管；b)在成形工艺期间使所述棒或管退火，以形成该金属合金的形状；并且，c)型锻所述金属合金的至少一部分，使得所述金属合金的表面具有与所述金属合金的核心相比更大的硬度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.04.26 US 61/816,3571.一种用于形成医疗器械的方法，该方法包括以下步骤：a)提供金属合金的棒或管；b)在成形工艺期间使所述棒或管退火，以形成该金属合金的形状；并且，c)型锻所述金属合金的至少一部分，使得所述金属合金的表面具有与所述金属合金的核心相比更大的硬度，所述型锻步骤在所述金属合金的外表面上形成一种或多种化合物，所述一种或多种化合物包括选自ReB2、ReN2和ReN3的化合物。2.如权利要求1所述的方法，其中所述金属合金包括占大部分重量百分比的铼、钼、或铼和钼。3.如权利要求1所述的方法，其中所述金属合金包括至少90重量百分比的铼和钼。4.如权利要求2所述的方法，其中所述金属合金包括至少90重量百分比的铼和钼。5.如权利要求3所述的方法，其中所述金属合金包括41重量％-49重量％的铼、51重量％-59重量％的钼、以及任选的最高达1重量％的另外的金属，所述另外的金属包括选自钛、钇、锆、或其混合物的金属。6.如权利要求4所述的方法，其中所述金属合金包括41重量％-49重量％的铼、51重量％-59重量％的钼、以及任选的最高达1重量％的另外的金属，所述另外的金属包括选自钛、钇、锆、或其混合物的金属。7.如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：I)通过缩减机构将所述棒或管的外截面面积进行缩径；II)在将所述棒或管进行缩径后，在氧还原环境或者惰性环境中在退火温度下使所述棒或管退火；III)以至少100℃/分钟的速率冷却所述经退火的棒或管；IV)在使所述棒或管退火后，通过该缩减机构将所述棒或管的所述截面面积进行缩径；并且，V)在退火温度下使所述棒或管退火至少另外一次，该退火温度是比所述棒或管先前退火的至少一个退火温度更低的温度。8.如权利要求6所述的方法，该方法进一步包括以下步骤：I)通过缩减机构将所述棒或管的外截面面积进行缩径；II)在将所述棒或管进行缩径后，在氧还原环境或者惰性环境中在退火温度下使所述棒或管退火；III)以至少100℃/分钟的速率冷却所述经退火的棒或管；IV)在使所述棒或管退火后，通过该缩减机构将所述棒或管的所述截面面积进行缩径；并且，V)在退火温度下使所述棒或管退火至少另外一次，该退火温度是比所述棒...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·帕特尔，N·洛斯，
申请(专利权)人：怡康医疗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US