CoCr基合金管坯及其制备方法技术

本发明专利技术涉及合金加工技术领域，尤其是涉及一种CoCr基合金管坯及其制备方法。CoCr基合金管坯的制备方法，包括如下步骤：对高温精炼处理后的CoCr基合金液进行底吹氩，去除夹杂物，然后进行真空水平连铸，得到连铸坯；再进行打孔成型，得到CoCr基合金管坯；其中，所述底吹氩中，氩气气泡直径为3～6mm；氩气流量Q满足：d

【技术实现步骤摘要】
CoCr基合金管坯及其制备方法


[0001]本专利技术涉及合金加工
，尤其是涉及一种CoCr基合金管坯及其制备方法。

技术介绍

[0002]CoCr基合金是一种临床上常用的医用金属材料，由于具有较好的生物相容性及耐蚀性能，更适合制备体内承载条件严苛的长期植入体，比如：心血管支架、膝关节和髋关节替换假体等。其中用于心血管支架的CoCr基合金无缝管，使用规格通常为外径壁厚0.05～0.3mm，规格细小，夹杂物的存在对其性能影响较普通无缝管产品更为突出，往往大于50μm夹杂物的存在即可导致管壁形成过程出现穿透性缺陷，局部应力集中造成制管失败，而夹杂物往往来源于所采用的母合金管坯，且贯穿于产品制备生命周期始终，严重恶化最终产品的使用性能。因此，在外科植入医用CoCr基合金的使用标准中，如ASTM F90、ISO 5832
‑
5对夹杂物含量均有明确的规定：按照夹杂物评级标准ASTM E45，医用CoCr基合金中不同类型非金属夹杂物含量均不得大于0级。同时，由于CoCr基合金中夹杂物种类主要为CrN、Cr2O3及SiO2等，而且这些夹杂物的生成温度较低，析出温度约在1100～1200℃之间，低温条件下由于合金液粘度高，夹杂物上浮困难，又进一步地增大了高纯CoCr基合金管坯制备难度。因此，为提高合金的纯净度，近年来在纯净化冶炼方面开发了多项新技术，包括：双联/三联冶炼工艺、EBCHR电子束冷床炉技术、CaO/Y2O3新型坩埚熔炼技术等，但存在操作工艺复杂、制备成本高的问题。
[0003]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的在于提供CoCr基合金管坯的制备方法，以解决现有技术中存在的高纯CoCr基合金管坯制坯困难等技术问题。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供CoCr基合金管坯，可用于后续心血管支架用无缝管的成品加工。
[0006]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0007]CoCr基合金管坯的制备方法，包括如下步骤：
[0008]对高温精炼处理后的CoCr基合金液进行底吹氩，去除夹杂物，然后进行真空水平连铸，得到连铸坯；再进行打孔成型，得到CoCr基合金管坯；
[0009]其中，所述底吹氩中，氩气气泡直径为3～6mm；氩气流量Q满足：
[0010]d
max
＝0.35(Q2/g)
0.2
；d
max
为合金液中气泡生长后的最大直径，g为重力加速度9.8m/s2。
[0011]本专利技术的制备方法中，在真空水平连铸净化的基础上，进一步采取底吹氩气进行提纯。采用一定的底吹氩参数，一方面采用直径细小的气泡，以提高气泡对夹杂物颗粒的俘获概率；另一方面采用较大的氩气流量，增大合金液中的回旋流场分布，促使夹杂物上浮。
[0012]在本专利技术的具体实施方式中，所述底吹氩中，氩气流量为21～25L/min。
[0013]在本专利技术的具体实施方式中，d
max
满足：d
b
＝0.25d
max
；d
b
为氩气气泡直径。具体的，d
max
为12～24mm。
[0014]在本专利技术的具体实施方式中，所述底吹氩中，透气砖的进气孔直径d
b.in
满足：其中，σ
st
为合金液的表面张力，D
n
为透气砖直径，Q
g
为氩气流量，ρ
st
为合金液密度，g为重力加速度9.8m/s2。进一步的，所述透气砖直径D
n
为45～55mm，如50mm；在1450～1500℃之间，L605合金液的密度ρ
st
为7.2g/cm3。
[0015]在本专利技术的具体实施方式中，所述底吹氩中，透气砖的进气孔直径d
b.in
＜r
max
；其中，r
max
＝2σcosθ/(ρgH)；σ为合金液的表面张力，θ为合金液对透气砖产生的润湿角，ρ为合金液密度，H为合金液深度，g为重力加速度9.8m/s2。
[0016]在本专利技术的具体实施方式中，所述底吹氩的时间为20～30min，所述底吹氩后保温5～6min。以实现合金液中夹杂物的充分上浮。
[0017]在本专利技术的具体实施方式中，所述真空水平连铸中，调控连铸温度、拉坯速度以及冷却速率，使连铸坯在结晶器出口处的表面温度在1150～1200℃。
[0018]在本专利技术的具体实施方式中，在所述真空水平连铸中，根据连铸坯的表面状态进行动态调整，调整连铸工艺参数；调整原则为：在进入连铸阶段后随着结晶器内部环境温度的升高，为避免漏钢现象出现，降低拉坯速度，增大冷却水量，连铸坯在结晶器出口处的表面温度控制在1150～1200℃之间。具体的，降低至起铸拉坯速度的90％，逐渐增大至启铸阶段冷却水量的1.5倍。
[0019]在本专利技术的具体实施方式中，在连铸阶段结束前的5～10min内，根据连铸坯温度适当提高连铸速度或降低冷却水量。以避免连铸坯温度的大幅度降低。
[0020]在本专利技术的具体实施方式中，所述连铸坯的直径为50～60mm。
[0021]在本专利技术的具体实施方式中，所述CoCr基合金为L605合金。进一步的，所述真空水平连铸中，连铸温度为1400～1480℃，循环冷却水5～10t/h，拉坯速度为0.6～1.4m/min。
[0022]在本专利技术的具体实施方式中，所述底吹氩时，合金液的温度为1450～1500℃。
[0023]本专利技术还提供了采用上述任意一种所述CoCr基合金管坯的制备方法制备得到的CoCr基合金管坯。
[0024]在本专利技术的具体实施方式中，所述CoCr基合金管坯的管材直线度≤5mm/500mm，同心度小于0.2mm。
[0025]在本专利技术的具体实施方式中，所述CoCr基合金管坯中尺寸大于50μm的夹杂物含量小于2mg/10kg。
[0026]在本专利技术的具体实施方式中，所述CoCr基合金管坯的夹杂物含量达到0级。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0028](1)本专利技术采用真空水平连铸底铸技术进行高温熔体的净化处理，并在冶炼过程中辅以底吹氩，使夹杂物获得充分上浮及捕获，净化后的合金液在水冷结晶器中连续铸造成型为高纯母合金连铸坯，最终通过机加工打孔进行高品质CoCr基合金管坯的制备；
[0029](2)本专利技术制备得到的CoCr基合金管坯夹杂物含量达到0级，满足外科植入金属材料ISO 5832
‑
5对管坯夹杂物含量标准要求，可用于后续心血管支架用无缝管的进一步成品
加工。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.CoCr基合金管坯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：对高温精炼处理后的CoCr基合金液进行底吹氩，去除夹杂物，然后进行真空水平连铸，得到连铸坯；再进行打孔成型，得到CoCr基合金管坯；其中，所述底吹氩中，氩气气泡直径为3～6mm；氩气流量Q满足：d
max
＝0.35(Q2/g)
0.2
；d
max
为合金液中气泡生长后的最大直径，g为重力加速度9.8m/s2。2.根据权利要求1所述的CoCr基合金管坯的制备方法，其特征在于，所述底吹氩中，氩气流量为21～25L/min；和/或，d
max
满足：d
b
＝0.25d
max
；d
b
为氩气气泡直径。3.根据权利要求1所述的CoCr基合金管坯的制备方法，其特征在于，所述底吹氩中，透气砖的进气孔直径d
b.in
满足：其中，σ
st
为合金液的表面张力，D
n
为透气砖直径，Q
g
为氩气流量，ρ
st
为合金液密度，g为重力加速度9.8m/s2；优选的，所述透气砖直径D
n
为45～55mm。4.根据权利要求1所述的CoCr基合金管坯的制备方法，其特征在于，所述底吹氩中，透气砖的进气孔直径d
b.in

【专利技术属性】
技术研发人员：韩少丽，骆合力，李尚平，寻梦华，李贺，
申请(专利权)人：北京钢研高纳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：