具有高锐度和韧度的手术刀片制造技术

一种手术刀片（２０）通过在基底（２２）的锥形区域（２６）喷镀镀层（３２）而制成，它被用一个从大约１０到大约２５度的夹角削尖成一个刃口。基底（２２）用外科等级的不锈钢制成，所述钢被硬化到至少５４的洛氏硬度，然后把它退火到大约４６到小于大约５３的洛氏硬度。覆盖在锥形区域（２６）上的镀层（３２）的厚度从大约０．１到大约２．５微米，并且包括第一种金属的第一镀层（３４）和覆盖在第一镀层（３４）上的第二镀层（３６）。第一镀层（３４）最好是锆或锆基合金，第二镀层（３６）最好是氮化锆。通过在基底（２２）上相对于喷镀源施加一个较大的负电压，刃口可以被原子级地锐化，同时喷镀上第二镀层（３６）的部分厚度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及手术刀片和它们的产品，特别是，涉及那些在使用过程中可以保持高韧度和高锐度的刀片。通常的手术刀片由外科等级的不锈钢制成，为了在整个手术中保持它们切割刃口的锐度它们被硬化到大约54-62的洛氏硬度。它们被打磨到一个通常为26度的坡形刃口角度。我们想要降低坡形刃口角度来增加手术刀片的锐度。这种坡形刃口角度降低的结果增加了刀片弯曲卷刃的趋势，使它效率低下。这种刀片也有一种在手术过程中断裂的趋势，因为高硬度导致的低延展性和低韧性使得非常薄的刀片容易脆性断裂。脆性断裂在手术中要特别关注，因为手术刀片的碎片很难找并有可能驻留在患者的体内。通常手术刀片坡形刃口角度的降低也会导致刀片在使用期间非常快地变钝。另一方面，不锈钢可以退火把洛氏硬度降低到刀片具有合理韧度并且使脆性断裂趋势降低的水平。结果是刀片的锥形区域仍然具有卷刃的趋势，这可以使它效率低下。另外，因为钢是软的并且不能保持刃口，锋利刃口的服务寿命被极大降低，所以在手术刀片做不了多少次切割就要更换掉。需要有一种改进的手术刀和手术刀片，它具有的增加的锐度可以保持更长的时间，而且在手术过程中不容易脆性断裂。本专利技术满足了这个需要，并且进一步提供了相关的好处。具有镀层的手术刀片包含一个基底，它具有主体和锥形区域所述锥形区域上有刃口。锥形区域具有一个从大约10度到大约25度的夹角，最好是从大约10度到大约18度。基底用钢制成，最好首先被硬化到至少54洛氏硬度，然后退火到大约46到大约小于53的洛氏硬度。镀层镀在锥形区域。镀层的厚度从大约0.1到大约2.5微米，从大约0.1到大约1.0微米更好，最好是大约0.3微米。镀层包含第一种金属的第一镀层，和覆盖在第一镀层上的第二镀层。第二镀层包含从钒、铬、锆、钛、铌、钼、铪、钽、钨及它们的组合中选出的第二种金属与从氮、炭及它们的结合物中选出的非金属形成的化合物。第一种金属和第二种金属最好相同，镀层具有第一锆镀层和第二氮化锆镀层。具有镀层的手术刀片最好具有带镀层的刃口，所述刃口有原子级地锯齿并被原子级地磨尖。准备具有镀层的手术刀片的方法包括提供具有一个主体并且在其上有刃口的锥形区域的基底。基底由硬化到至少54洛氏硬度的钢制成。此后基底退火降低它的硬度至少5个洛氏硬度。镀层从喷镀源至少喷镀到基底的锥形区域。镀层的厚度从大约0.1到大约2.5微米。喷镀的步骤包含首先喷镀第一种金属的第一镀层，然后在第一镀层上喷镀第二镀层。第二镀层包含从钒、铬、锆、钛、铌、钼、铪、钽、钨及其组合中选出的第二种金属与从氮、炭及其组合中选出的非金属形成的化合物。实施第二步骤包括接近第二实施步骤末端的后面部分，在基底上加以相对于喷镀源为负电的-70伏的电压。这个准备过程产生了一个具有性能良好的手术刀片，在生产操作中具有高度的可复性并且产生一致的使用性能。退火的步骤和喷镀的步骤最好在相同的装置中实施。喷镀源希望是一个阴极电弧喷镀源。提供的步骤可能包括提供一组基底，喷镀的步骤包括把一组基底的主体相互堆叠在一起并且使它们的刃口面向同一个方向，并且把刃口定位面向喷镀源。以上描述的其它特征可以结合到该方法中。所产生的手术刀片非常锋利，因为它的锥形区域具有很小的夹角并且因为在这个优选的方法中通过向着第二镀层的喷镀端施加很大的负电压它被原子级地磨尖。它也相对柔软和在金相学上坚韧，因为钢基底被退火了。镀层的存在使得金属可以在退火后仍然具有小的坡形刃口角度，因为镀层强化了刀片的锥形区域，这样它可以更有效地抵抗刀片的弯曲和卷刃。所产生的手术刀片坚韧并且可以抵抗脆性断裂，这样在切割过程中极大地降低了断裂的可能性。手术刀片也很锋利，并且在使用中可以长时间的保持锐度。手术刀片的结构和功能与其它的通常用的锋利东西如剃刀刀片截然不同。剃刀刀片在它切割刃口的整个长度上用固定器支撑，仅仅从固定器向外延伸很短的距离。另一方面，手术刀片从它的把手处悬出相对大的距离。手术刀片的锋利端可以用来切割，必须既能经受通常的切割作用也要能承受坚硬物体的冲击。它比剃刀刀片需要更大的韧度。本专利技术的其它特征和优点，从接下来的对优选实施例更详细的描述并且结合附图，通过对本专利技术原理示例的例子，将变得很明显。然而，本专利技术的范围不局限于这个优选实施例。专利技术详述附图说明图1-3描述了一个具有镀层的手术刀片20。手术刀片20可以被描述为一个具有一个平行侧面25的主体24和具有收俭侧面27的锥形区域的基底22。锥形区域26与主体24连续并且削尖成一个刃口28。锥形区域26具有一个夹角A，如图3所示，从大约10度到大约25度，从大约10度到大约18度更好。如果夹角A小于大约10度，锥形区域26太薄以致于在使用中没有足够的强度。如果夹角A大于大约25度，手术刀片可以操作但基底的锐度不足。从大约10度到大约18度的夹角，当基底22用后面描述的方式镀层时可以产生极好的锐度和可以接受的强度。基底22用钢制成，最好是不锈钢例如440型不锈钢，它的公称成份为重量百分比计的16-18％的铬、0.6-0.75％的炭、最多1％的锰、最多0.04％的磷、最多1％硅、最多0.75％钼、最多0.03％硫、平衡铁。不锈钢被硬化到至少为54，典型地为54-62的洛氏硬度，然后退火降低至少5个洛氏硬度，最好降低到约46至约53的洛氏硬度。一个孔30穿过基底22的主体24。孔30的形状可以使把手(没有标出)上相应的销(没有标出)啮合在其中，在使用中用来固定手术刀片20。镀层32覆盖锥形区域26两边27的至少一部分。镀层32还可以覆盖主体24，但不需要。随后描述的优选制造方法仅仅在锥形区域26的两边27上喷镀镀层32，不在主体24的两个平行侧面25上喷镀。镀层32包含第一种金属(和它的金属合金，通常包含的第一种金属多于其它成份)的第一镀层34，它与锥形区域26的两边27至少一部分接触并且喷镀在其上。第二镀层36覆盖在第一镀层34上。第二镀层36包含从钒、铬、锆、钛、铌、钼、铪、钽、钨及其组合中选出的第二种金属与从氮、炭及其组合中选出的非金属形成的化合物。第一种金属最好与第二种金属相同。第一镀层34的存在用来辅助第二镀层36粘结在基底22上，而第二镀层36为手术刀片20提供硬度、抗磨损和切割刃口的保持力。两个镀层34和36的结合强化了锥形区域26，使它能够制成为从大约10度到大约25度的小夹角A。镀层32的最优选结构是锆(包括它的金属合金)第一镀层34和氮化锆第二镀层36。氮化锆优于其它的可操作材料例如氮化钛，因为氮化锆更有惰性、更坚硬并且更光滑。镀层的厚度为大约0.1到大约2.5微米，大约0.1到大约1.0微米更好，最好是大约0.3m。如果镀层32更薄，它不能提供所需的机械特性。如果基底刃口28处的镀层更厚，它使切割刃口变钝并且增加从基底22裂开的趋势。第一镀层34十分薄，通常在大约为100-600埃的数量级，第二镀层36弥补了镀层32厚度剩余的部分。镀层32可以选择性的具有附加的层。例如，可以在第一镀层34和第二镀层36之间喷镀一个或多个额外的层。额外的层可以喷镀在第二镀层36之上，但是第二镀层36优选为各层的最上层。具有最好为氮化锆坚硬材料第二镀层36用来为薄的锥形区域26提供横向的机械稳定性。在使用过程中，这种机械稳定性用来抑制手本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有镀层的手术刀片（２０），包含： 基底（２２），它具有主体（２４）和在其上具有切割刃口（２８）的锥形区域（２６），基底（２２）由钢制成，钢被硬化到至少５４洛氏硬度，然后退火到大约４６到小于大约５３的洛氏硬度；以及 镀层（３２），覆盖在锥形区域（２６）上，镀层（３２）的厚度从大约０．１到大约２．５微米，并且包含 第一种金属的第一镀层（３４），和 覆盖在第一镀层（３４）上的第二镀层（３６），第二镀层（３６）包含从钒、铬、锆、钛、铌、钼、铪、钽、钨和其组合物中选出的第二种金属与从氮、炭和其组合物中选出的非金属形成的化合物，具有镀层的手术刀片（２０）在其上具有镀层刃口（３８）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：内森K梅克尔，
申请(专利权)人：分子冶金公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]