一种多工位单晶炉及单晶人体关节制备方法技术

本发明专利技术涉及一种多工位单晶炉及单晶人工关节制备方法，属于医用植入物技术领域，解决了现有的单晶炉生产效率低的问题。本发明专利技术的多工位单晶炉，包括铸造模壳、升降框架和恒温池；所述铸造模壳包括一个或多个，一个或多个所述铸造模壳(1)安装在升降框架上，升降框架能够带动所述铸造模壳上下移动；所述恒温池设在所述升降框架下方，所述铸造模壳能够在所述升降框架的带动下浸入恒温池内的第二合金熔液中。本发明专利技术采用低熔点金属作为冷却液，铸造模壳直接浸入低熔点金属熔液冷却，能够保证一定的温度梯度，且热传导效率高，生产效率较高。生产效率较高。生产效率较高。

【技术实现步骤摘要】
一种多工位单晶炉及单晶人体关节制备方法


[0001]本专利技术涉及医用植入物
，尤其涉及一种多工位单晶炉及单晶人工关节制备方法。

技术介绍

[0002]目前的医用植入物多由金属制成，为了延长医用植入物的使用寿命，提高医用金属植入物的耐腐蚀性具有很重要的现实意义。在经过了长期的调整金属医用植入物的化学成分以提高其耐腐蚀性的努力后，金属植入物的化学成分方面在考虑生物学性能之后，耐腐蚀性能已经没有提高的空间了。
[0003]提高医用金属植入物的耐腐蚀性的另一个研究方向是通过改变植入物的金属组织结构以提高植入物的耐腐蚀性。目前的金属医用植入物的金属组织都是多晶体，多晶体抗腐蚀的最大薄弱点就是多晶体含有大量的晶粒间界(晶界)，而单晶体是没有晶界的，也就克服了多晶体抗腐蚀的最大薄弱点，因此，单晶体金属医用植入物是目前重要的研究方向之一。
[0004]但是金属单晶体用于生物医用植入物的难点，在于单晶体的生长速度太慢，因此生产效率太低，这也就使得成本过高，使得金属单晶体生物医用植入物无法进入市场。目前的单晶炉提高生产效率的方法就是增大铸造模壳的产品单元数量，使得一个铸造模壳包含多个单晶人工关节。但是包含越多单晶人工关节的铸造模壳在单晶炉中拉单晶时，其单晶生长的固液界面前沿温度梯度就越低，为了保证产品仍然是单晶体，拉晶的速度也就是单晶体的生长速度就不得不越慢，而且像人工关节这样具有复杂外形的人体植入物，目前的单晶炉，即使一个铸造模壳包含一个单晶人工关节，采用常规的拉晶速度也拉不成单晶。原因是目前工业化常用的单晶炉采用碳纤维隔热屏形成单晶生长的固液界面，以形成晶体固化所需的温度梯度，这样铸造模壳与该隔热屏圆孔的缝隙越小，该温度梯度就越高，而单晶人工关节的铸造模壳在拉晶时，穿过这种隔热屏的圆孔时必然由于人工关节的形状复杂而使得该铸造模壳与隔热屏的孔形无法较好匹配，以及拉晶过程中缝隙也不断变化，因此该温度梯度根本无法保证。

技术实现思路

[0005]鉴于上述分析，本专利技术旨在提供一种多工位单晶炉及单晶人工关节制备方法，以解决现有的单晶炉生产效率低的问题。
[0006]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种多工位单晶炉，包括铸造模壳、升降框架和恒温池；
[0008]所述铸造模壳包括一个或多个，一个或多个所述铸造模壳安装在升降框架上，升降框架能够带动所述铸造模壳上下移动；
[0009]所述恒温池设在所述升降框架下方，所述铸造模壳能够在所述升降框架的带动下浸入恒温池内的第二合金熔液中。
[0010]进一步地，所述铸造模壳为模具且设有多个，所述铸造模壳的形状和尺寸与需要制备的人工关节的形状和尺寸匹配。
[0011]进一步地，还包括坩埚，围绕所述坩埚设有感应线圈。
[0012]进一步地，所述感应线圈能够将所述坩埚内用于制造单晶人工关节的母合金加热熔化为第一合金熔液。
[0013]进一步地，还包括加热单元，所述加热单元设在铸造模壳的周围。
[0014]进一步地，还包括熔液管道，所述熔液管道与所述恒温池连接。
[0015]进一步地，还包括冷却单元，所述第二合金熔液能够通过所述熔液管道进入所述恒温池。
[0016]进一步地，还包括真空单元，所述真空单元能够将单晶炉内的空气置换为惰性气体。
[0017]一种单晶人工关节制备方法，使用上述技术特征所述的多工位单晶炉；
[0018]所述制备方法包括以下步骤：
[0019]步骤1：准备单晶炉及原材料；
[0020]步骤2：加热坩埚内的母合金，生成第一合金熔液；
[0021]步骤3：向铸造模壳内浇铸第一合金熔液；
[0022]步骤4：将铸造模壳内的第一合金熔液冷却凝固，结晶成为单晶体；
[0023]步骤5：升降框架复位，得到单晶人工关节产品。
[0024]进一步地，所述步骤1包括以下步骤：
[0025]步骤1.1：在坩埚内加入单晶人工关节铸件的母合金；
[0026]步骤1.2：关闭单晶炉炉门，打开冷却单元和真空单元。
[0027]进一步地，步骤1.2中，真空单元将单晶炉炉腔内抽至真空，然后充入0.3
‑
0.6个大气压的惰性气体。
[0028]进一步地，步骤2中，将铸造模壳加热至1520
‑
1540℃，并维持此温度。
[0029]进一步地，步骤4中，升降框架2承载着铸造模壳1以每分钟3
‑
5毫米的速度向下浸入恒温池内的第二合金熔液。
[0030]进一步地，所述恒温池内设有第二合金熔液，所述第二合金熔液的凝固点低于所述第一合金熔液的凝固点。
[0031]本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0032](1)本专利技术的多工位单晶炉采用低熔点金属作为冷却液，铸造模壳直接浸入低熔点金属熔液冷却，能够保证一定的温度梯度，且铸造模壳与低熔点金属熔液之间的热量传递方式为热传导，热交换效率高，能够实现多工位拉制单晶制品，生产效率高，可大大降低单晶金属人体植入物的制造成本，具备了市场竞争力，使单晶金属用于医用植入物成为可能。
[0033](2)本专利技术的多工位单晶炉能够制造形状不规则的单晶体金属人体植入物，提高了金属人体植入物的耐腐蚀性。
[0034](3)本专利技术的单晶人工关节制备方法的单晶铸造是顺序凝固，不需要像普通精密铸造人体植入物那样投入铸件质量1/3甚至1/2的冒口和浇注系统金属原材料，在节约原材料的同时还能够节约用于熔化合金的电力。
[0035]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0036]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0037]图1为本专利技术实施例的多工位单晶炉的主视图；
[0038]图2为本专利技术实施例的多工位单晶炉的俯视图；
[0039]图3为本专利技术实施例的多工位单晶炉的左视图；
[0040]图4为本专利技术实施例的多工位单晶炉的工作状态示意图。
[0041]附图标记：
[0042]1‑
铸造模壳，2
‑
升降框架，3
‑
坩埚，4
‑
第一合金熔液，5
‑
第二合金熔液，6
‑
加热单元，7
‑
恒温池，8
‑
熔液管道。
具体实施方式
[0043]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本专利技术一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0044]在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多工位单晶炉，其特征在于，包括铸造模壳(1)、升降框架(2)和恒温池(7)；所述铸造模壳(1)包括一个或多个，一个或多个所述铸造模壳(1)安装在升降框架(2)上，升降框架(2)能够带动所述铸造模壳(1)上下移动；所述恒温池(7)设在所述升降框架(2)下方，所述铸造模壳(1)能够在所述升降框架(2)的带动下浸入恒温池(7)内的第二合金熔液(5)中。2.根据权利要求1所述的多工位单晶炉，其特征在于，所述铸造模壳(1)为模具且设有多个，所述铸造模壳(1)的形状和尺寸与需要制备的人工关节的形状和尺寸匹配。3.根据权利要求1所述的多工位单晶炉，其特征在于，还包括坩埚(3)，围绕所述坩埚(3)设有感应线圈。4.根据权利要求3所述的多工位单晶炉，其特征在于，所述感应线圈能够将所述坩埚(3)内用于制造单晶人工关节的母合金加热熔化为第一合金熔液(4)。5.根据权利要求1所述的多工位单晶炉，其特征在于，还包括加热单元(6)，所述加热单元(6)设在铸造模壳(1)的周围。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵京晨，
申请(专利权)人：涿州新卓立航空精密科技有限公司，
类型：发明
国别省市：