Co‑Cr‑Mo合金、微创手术刀的加工方法和微创手术刀技术

本发明专利技术公开了一种Co‑Cr‑Mo合金、微创手术刀的加工方法和微创手术刀。该合金由质量百分含量如下的组分组成：Cr 27～31％；Mo 4～7％；C 0.2～0.3％；N 0.1～0.22％；Zr 0～0.07％的；余量为Co和不可避免的杂质；其中，所述Zr不取0值。由本发明专利技术实施例提供的Co‑Cr‑Mo合金通过注射成型制成的微创手术刀，刀口硬度达到500～850HV，弹性模量为210～220GPa，极大提高手术刀的弹性和切割性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于医疗器具钴基合金
，特别涉及一种Co-Cr-Mo合金、微创手术刀的加工方法和微创手术刀。
技术介绍
传统微创手术刀一般采用不锈钢、钛合金。然而无论是不锈钢还是钛合金，在手术过程中，容易发生由于硬度、弹性模量等方面性能的不足，发生刀口钝化或者断裂，而且由于刀口钝化，容易引发血管与手术刀缠结等问题。
技术实现思路
针对目前不锈钢、钛合金微创手术刀在硬度，弹性模量等方面的不足，容易在手术过程中发生断裂，刀口钝化及由于刀口钝化而引起的血管与手术刀缠结等问题，本专利技术实施例提供一种Co-Cr-Mo合金、微创手术刀的加工方法和微创手术刀。为了实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：一种Co-Cr-Mo合金，由质量百分含量如下的组分组成：余量为Co和不可避免的杂质，其中，所述Zr的含量不取0值。以及，一种微创手术刀的加工方法，至少包括以下步骤：按照如上所述的Co-Cr-Mo合金的配方称取各组分；将称取的所述各组分进行熔炼处理；将所述熔炼后的合金进行均匀化、雾化制粉处理；将雾化制粉得到的粉末注射成型处理，获得刀坯；将所述刀坯进行烧结、氮化处理。相应地，由上述方法制备的微创手术刀。本专利技术上述实施例提供的Co-Cr-Mo合金，通过向Co-Cr-Mo中加入了碳元素，使得合金具有生物相容性的同时形成弥散碳化物，提高了合金γ相的稳定性，尤其是Zr元素修复合金表面的钝化膜、弥补了碳化物与合金基体界面处的Cr、Mo元素的不足，提高界面处的抗腐蚀性能，最终提高了合金的弹性模量、拉伸强度及耐磨性。本专利技术实施例提供的微创手术刀的加工方法，采用折射成型的方式，将熔炼获得的合金进行均匀化处理，使得合金各个组分均匀，碳化物、氮化物弥散分布，使获得的合金性能均一稳定，加工得到的微创手术刀刀口硬度达到500～850HV，弹性模量为210～220GPa，极大提高手术刀的弹性和切割性能。附图说明图1为本专利技术实施例Co-30Cr-6Mo、Co-30Cr-6Mo-0.25C、Co-30Cr-6Mo-0.25C-0.15N、Co-30Cr-6Mo-0.25C-0.15N-0.04Zr合金的片状样品(厚度1mm、长50mm、宽10mm)在5％乳酸溶液中37℃、6个月浸泡后的合金组成元素的析出离子浓度比较图。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例和说明书附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例提供一种Co-Cr-Mo合金。该用Co-Cr-Mo合金，由质量百分含量如下的组分组成：余量为Co和不可避免的杂质，其中，所述Zr的含量不取0值。在任一实施例中，Cr能提高合金的抗腐蚀性能、生物相容性。当Cr的质量百分含量低于27％时，由于大量碳化物的生成降低了基体内Cr含量，对合金的抗腐蚀性能改善不大，高于27％时，可在大量碳化物形成的同时保证基体内的Cr含量；在Cr含量高于31％时，Cr含量过高，容易形成脆性的δ相，降低材料力学性能。在添加Zr(0～0.07％)的情况下，由于Zr可以快速在合金的表面形成致密的氧化膜，使Cr含量在27～31％范围内可以保证合金的抗腐蚀性与生物相容性。Mo提高合金晶界腐蚀性能，固溶强化，一部分Mo可固溶于碳化物中起稳定碳化物的作用。当Mo含量高于7％时，容易形成脆性的δ相，降低材料力学性能；低于4％时，合金晶界抗腐蚀性能下降。C用以形成碳化物，碳化物可提高合金强度，硬度，稳定γ相。碳含量低于0.2％时，碳化物形成量太少，合金硬度不足；碳含量高于0.3％时，碳化物含量太高，会大消耗大量的Cr，降低合金基体中Cr的含量，导致合金抗腐蚀性与生物相容性降低，同时，合金粉末的烧结性能会降低，难以致密化。此外，碳化物的形成可防止晶粒在高温烧结过程中的长大，提高合金硬度与强度。合金中N元素的一部分可固溶于合金基体内起稳定γ相，提高合金塑性与加工性能的作用。另一部分N可与合金内多余的Cr形成氮化物，强化合金，预防合金粉末在烧结过程中的晶粒长大，起晶粒细化作用。氮元素在含量低于0.2％，合金强度改善不明显；当含量高于0.3％时，氮化物形成量大，容易生成粗大晶粒，致使合金延伸率下降。Zr修复合金表面的钝化膜，进一步提高合金在生体内的金属离子析出。Zr元素含量在0.07％以上时，会导致合金内产生较多脆性的δ相，分布于晶界，使合金韧性下降。作为优选地，Zr的质量百分含量为0.01～0.05％。Zr含量>0.05％时，会导致合金内产生大量的脆性δ相，降低合金的韧性，故Zr含量一般控制在0.05％及以下；而当Zr的含量小于0.01％，则对弥补碳化物与合金基体界面处的Cr，Mo元素的不足，提高该界面处的抗腐蚀性能的效果不明显。本专利技术上述实施例提供的Co-Cr-Mo合金，通过向Co-Cr-Mo中加入了碳元素，使得合金具有生物相容性的同时形成弥散碳化物，提高了合金γ相的稳定性，尤其是Zr元素修复合金表面的钝化膜、弥补了碳化物与合金基体界面处的Cr、Mo元素的不足，提高界面处的抗腐蚀性能，并且由于合金中包含了N、Zr不仅能够提高Co基合金的生物相容性，而且还提高合金的弹性模量、拉伸强度及耐磨性。本专利技术在上述实施例提供的Co-Cr-Mo合金配方组分的基础上，进一步提供了一种微创手术刀的一种加工方法。在一实施例中，所述微创手术刀的加工方法至少包括以下步骤，按照如上所述的Co-Cr-Mo合金的配方称取各组分；将称取的所述各组分进行熔炼处理；将所述熔炼后的合金进行均匀化、雾化制粉处理；将雾化制粉得到的粉末注射成型处理，获得刀坯；将所述刀坯进行烧结、氮化处理。上述加工处理方法中，在任何实施例，合金的熔炼温度为1500℃以及1500℃以上。优选1500～1800℃，在该温度范围内，可以实现全部金属组分的熔融。当温度超过1800℃，则会造成能源的浪费。在一优选实施例中，合金熔炼过程中，应当在氩气(Ar)气氛下进行，以避免熔炼气氛中含有氧而可能导致熔炼得到的合金出现麻点或者孔隙。在一优选实施例中，N元素是以CrN3的方式添加，CrN3在合金基体内分解且N元素会均匀固溶于合金基体中。由于CrN3中的包含了一部分Cr，因此，在添加Cr元素时，应当减去CrN3中所添加的Cr量。在优选实施例中，熔炼温度达到1500℃后，保温30～60min，以确保各组分均熔化。保温结束时，对熔化的合金进行浇注成合金块。然后对合金进行均匀化处理。优选地，合金进行均匀化处理时，应当在真空或者惰性气氛中，均匀化处理的温度为1250～1350℃，保温10～24h。随后进行快速冷却。进一步优选地，快速冷却为高压氮气或高压氩气冷却。高压氮气或高压氩气冷却速率为20～50℃/s，在该冷却方式和冷却速率下，合金成分无偏析现象。优选地，对均匀化处理的合金进行雾化制粉处理，使制备的粉末粒度达到2～20mm，以便于注射成型。这里的注射成型是指将合金粉末注射成微创手术刀刀坯。待合金粉末注射成刀坯后，对刀坯进行烧结处理，以提高刀口硬度，改善切割性能。优选地，烧结的温度为1300～1350℃，且应保持在真空或者惰性气氛或者还原气氛中烧结1～2h。进一步优选地，惰性气氛为氩气气氛或者还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Co‑Cr‑Mo合金，其特征在于：由质量百分含量如下的组分组成：余量为Co和不可避免的杂质，其中，所述Zr的含量不取0值。

【技术特征摘要】
1.一种Co-Cr-Mo合金，其特征在于：由质量百分含量如下的组分组成：余量为Co和不可避免的杂质，其中，所述Zr的含量不取0值。2.如权利要求1所述的Co-Cr-Mo合金，其特征在于：所述Zr的质量百分含量为0.01～0.05％。3.一种微创手术刀的加工方法，至少包括以下步骤：按照权利要求1～2任一所述的Co-Cr-Mo合金的配方称取各组分；将称取的所述各组分进行熔炼处理；将所述熔炼后的合金进行均匀化、雾化制粉处理；将雾化制粉得到的粉末注射成型处理，获得刀坯；将所述刀坯进行烧结、氮化处理。4.如权利要求3所述的微创手术刀的加工方法：其特征在于：所述熔炼过程中，N元素以CrN3方式添加。5.如权利要求3所述的微创手术刀的加工方法：其特征在于：所述熔炼在氩气气氛中，温度为1500℃及以上，保温时间30～60min。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云平，聂炎，李军旗，
申请(专利权)人：深圳市圆梦精密技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44