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 22～26％；Mo 3～6％；C 0.1～0.2％；N 0.05～0.2％；Zr 0～0.06％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合金制成的微创手术刀，刀口硬度达到700～900HV，强度为1200～1300MPa，极大提高了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：Cr22～26％；Mo3～6％；C0.1～0.2％；N0.05～0.2％；Zr0～0.06％；余量为Co和不可避免的杂质，其中，所述Zr的含量不取0。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处理；将所述均匀化处理得到的合金进行热加工处理；将所述热加工处理得到的合金进行板材处理；将所述板材处理得到的刀具进行时效、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相的稳定性并且细化了晶粒；更重要的是向合金中加入了Zr元素，Zr元素在合金表面的钝化膜中起到至关重要的修复作用，在极大的降低Cr、Mo元素含量的基础上，提高界面处的抗腐蚀性能和生物相容性，改善了材料的热加工性能，最终提高合金的弹性模量、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，采用塑性加工的手段，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700～900HV，强度高达1200～1300MPa，极大提高手术刀的弹性和切割性能。附图说明图1a为本专利技术实施例Co-24Cr-4Mo-0.15C合金固溶处理后EBSD的IQ(Imagequality)图。图1b为本专利技术实施例Co-24Cr-4Mo-0.1C合金固溶处理后经1100℃，相对速度1.0s-1，60％+900℃，60％变形后的EBSD的IQ图；图1c为本专利技术实施例Co-24Cr-4Mo-0.15C合金固溶处理后经过1100℃，相对速度1.0s-1，60％+900℃，60％变形后的EBSD的IQ图图1d为本专利技术实施例Co-24Cr-4Mo-0.2C合金固溶处理后经过1100℃，相对速度1.0s-1，60％+900℃，60％变形后的EBSD的IQ图；图1e为本专利技术实施例Co-24Cr-4Mo-0.2C-0.15N-0.05Zr合金固溶处理后经过1100℃，相对速度1.0s-1，60％+900℃，60％变形后的EBSD的IQ图；图2a为本专利技术实施例Co-24Cr-4Mo-0.2C-0.15N合金在700℃空气里氧化后的表面形貌图；图2b为本专利技术实施例Co-24Cr-4Mo-0.2C-0.15N-0.05Zr合金在700℃空气里氧化后的表面形貌图；图3a为本专利技术实施例Co-24Cr-4Mo-0.2C-0.15N合金在700℃空气里氧化后的断面形貌图；图3b为本专利技术实施例Co-24Cr-4Mo-0.2C-0.15N-0.05Zr合金在700℃空气里氧化后的断面形貌图；图4为为本专利技术实施例a：Co-29Cr-6Mo，b：Co-24Cr-4Mo，c：Co-24Cr-4Mo-0.15C-0.1N，d：Co-24Cr-4Mo-0.15C-0.1N-0.05Zr合金的片状样品(厚度1mm，长50mm，宽10mm)，在5％乳酸溶液中37℃，6个月浸渍后的合金组成元素的析出离子浓度比较图(ICP-EOS分析)。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Co-Cr-Mo合金，由质量百分含量如下的组分组成：Cr22～26％；Mo3～6％；C0.1～0.2％；N0.05～0.2％；Zr0～0.06％；余量为Co和不可避免的杂质，其中，所述Zr的含量不取0。在任一实施例中，Cr可以提高合金的抗腐蚀性能，生物相容性。当Cr含量低于22％时，Cr的存在对合金的抗腐蚀性能改善不大；添加Zr元素后，由于Zr在合金的表面可以快速形成致密的氧化膜，使Cr含量在26％以内可以保证合金的抗腐蚀性与生物相容性，而当Cr的含量超过26％时，在后续的时效热处理过程中容易出现引起合金脆性的δ相。Mo可以提高合金晶界腐蚀性能，固溶强化。在添加Zr的情况下，由于Zr在合金的表面可以快速形成致密的氧化膜，相比现有技术，可以使得Mo含量在3～6％的条件下保证合金的抗腐蚀性能与生物相容性。质量百分含量为0.1～0.2％的C元素，在合金中可以形成碳化物，提高合金强度、硬度，稳定γ相，晶粒细化。质量百分含量为0.05～0.2％的N元素，在合金中可以提高合金加工性能，晶粒细化。Zr元素在合金中能够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0.06％以上时，合金内会产生脆性的s相，分布于晶界，使合金韧性下降。因此，Zr含量一般控制在0～0.06％，不取0值。作为优选地，Zr的质量百分含量为0.03～0.06％。Zr含量在0.03～0.06％时，可以保证Cr和Mo在上述含量下在合金中能发挥相应的作用，并确保合金的抗腐蚀性能和生物相容性。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和生物相容性，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；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处理；将所述均匀化处理得到的合金进行热加工处理；将所述热加工处理得到的合金进行板材处理；将所述板材处理得到的刀具进行时效、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后的合金出现麻点或者孔隙。在优选实施例中，熔炼温度达到14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。

【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。2.如权利要求1所述的Co-Cr-Mo合金，其特征在于：所述Zr的含量为0.03～0.06％。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处理；将所述均匀化处理得到的合金进行热加工处理；将所述热加工处理得到的合金进行板材处理；将所述板材处理得到的刀具进行时效、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：所述热加工处理工艺包括第一段热加工处理和第二段热加工处理；所述第一段热加工处理的温度为1100～1200℃，相对加工速率为0.1～10/s，加工率为60～70％，随后自然冷却至800～1000℃时进行所述第二段热加工处理；所述第二段热加工处理的温度为800～1000℃，相对加工速率为0.1～10/s，加工率为50～70％。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145...

【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