一种医疗器械用合金材料制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种医疗器械用合金材料制备工艺。铜合金由以下成分组成：占铜合金总质量的0.8

【技术实现步骤摘要】
一种医疗器械用合金材料制备工艺


[0001]本专利技术具体涉及一种医疗器械用合金制备方法，属于金属复合材料


技术介绍

[0002]在2014年，中国铜年产量就已经超过790多万吨，位居世界首位。目前铜合金广泛应用于我国工业制造的各个领域。随着科技的飞速发展，冶金、机械、医疗、电子及新能源以及航空航天工业等领域技术在不断的进度，而铜基复合材料因其卓越的高导电、高导热及其优异的力学性能，广泛用作电路板引线框架材料、超高压电子封装材料、光伏联结器、热管理材料、互联材料、先进医疗器械材料、高铁架空导线材料、导电及电接触材料等领域。在这些导电及导热等接触材料领域中，在导电性、导热性、耐磨性、高温软化性能和使用寿命等方面对铜合金都有着更高的需求。对应时代的发展，现在更加迫切需要开发不仅具有良好的导电性、导热性，而且还具有较高机械和耐磨性能、较低热膨胀系数、较高温软化性能的功能纳米铜合金材料。
[0003]铜及其铜合金都是传统的高导电、高导热材料，但由于铜及其合金的力学强度低，耐热性能低，在高温下容易软化变形，故其目前在应用范围上受到很大的影响。现有的高强高导电铜合金的强化方式主要有：形变原位复合法、颗粒强化、弥散强化、纤维强化、固溶强化+沉淀强化、细晶强化等。其中纳米弥散强化无疑是最具发展潜力和应用前景最广的强化方式。
[0004]纳米铜合金异于普通的铜合金，它具有优良的力学性能、热学性能、电磁性能等物理性能的新型功能材料。纳米铜合金具有高力学强度、高导电性、高耐磨性和良好的抗高温软化性能，使其广泛应用于如航天、精密电子、特种医疗器械等各类高新

[0005]传统的纳米弥散强化铜合金的不同复合法有：粉末冶金法、原位复合法、内氧化法、碳热还原法、机械合金化等。但这些方法大都存在制备工艺复杂、工业生产成本高以及其他技术缺陷等问题，导致很多领域的应用受到很大的限制。越来越不满足高新科技发展带来的关键器件的材料需求，极大制约了很多先进领域的发展和进步。
[0006]因为研究并简化高性能纳米强化合金铜的制备工艺，对于现代科技发展具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0007]为了克服现有
存在的上述技术问题，本专利技术的目的在于，提供一种医疗器械用合金材料制备工艺，解决纳米强化铜制备问题，为其发展与应用。
[0008]本专利技术提供的一种医疗器械用合金材料制备工艺，包括以下步骤：
[0009]步骤（1）纳米预合金粉体制备
[0010]先将占铜合金总质量一定比例的纳米石墨烯、纳米铬、纳米氧化锆，以特定的比例混合，采用在氦气保护下球磨混合方法，制备成纳米预合金粉体。
[0011]步骤（2）将纳米预合金粉体制成包芯线或按加入比例制成压块或铜皮包覆块
[0012]步骤（3）将铜合金按合金比例熔化
[0013]步骤（4）纳米弥散强化
[0014]将上述粉体压块或铜皮包覆块快速压入铜合金熔炉内并搅拌均匀后浇铸，采用振动结晶或电磁搅拌促使纳米粉体在铜熔体中均匀化，冷却后形成纳米弥散强化铜合金铸锭或铸坯。
[0015]步骤（5）固溶处理或均匀化退火
[0016]对上述纳米弥散强化铜合金铸锭或铸坯进行固溶处理或均匀化退火。
[0017]步骤（6）挤压或其他热加工
[0018]对上述纳米弥散强化铜合金铸锭或铸坯加热特定温度进行挤压加工或锻造、辗压等热加工成棒材、型材。
[0019]步骤（7）冷拔、冷轧或其他冷加工
[0020]根据需要，对上述热加工获得的棒材、型材进行冷拔、冷轧或其他冷加工。
[0021]作为优选，步骤（1）纳米预合金粉体制备步骤包括：先将占铜合金总质量的0.8
‑
1.6％的石墨烯、石墨烯的粒径＜80nm，占铜合金总质量的0.8
‑
6％的纳米铬、铬的粒径为＜120nm，占铜合金总质量的0.08
‑ꢀ
4％的纳米氧化锆、氧化锆的粒径为＜80nm，将石墨烯、纳米铬、纳米氧化锆以特定的质量比例混合，采用在氦气保护下球磨混合方法，制备成纳米预合金粉体；球磨条件为球料比：(2~3)：1；球磨转速：350
‑
650rpm，球磨时间：8～100h。
[0022]这里可使用行星球磨机对石墨烯、纳米铬、纳米氧化锆粉体进行球磨混合处理。其作用是让三种纳米颗粒在外力的作用下充分扩散混合，提高预合金粉的精细化结构，增加预合金粉体中各组分之间的缺陷数量和比例，有效加快后续弥散强化过程中的合金化过程。
[0023]作为优选，步骤（2）纳米预合金粉体制成包芯线或压块或铜皮包覆块的步骤具体包括：使用包芯线自动喂料成型机，将纳米预合金粉体作为芯料紧密填充在连续的含铜窄钢带中，缠绕并挤压固定形成线状包芯线；或者直接按照一定比例将纳米预合金粉体放在成型压力机的模腔中并压制成粉体压块；将两块高纯度铜之间填充纳米预合金粉体通过轧制形成铜皮包覆块。
[0024]这里将纳米预合金粉体制成包芯线或压块或铜皮包覆块目的在于控制纳米弥散强化铜合金中的纳米预合金粉各组分的含量，还能有效避免在弥散强化过程中合金元素与空气或炉渣的反应，能够大幅度提高纳米弥散强化铜合金的成品率，还能有效改善纳米弥散强化铜合金的物理性能。
[0025]作为优选，步骤（3）将铜合金按合金比例熔化步骤包括：将铜和纳米预合金粉按照一定比例，在有芯感应电炉中熔化，等待纳米弥散强化。
[0026]这里将铜和纳米预合金粉进行熔化，能够使纳米预合金粉中金属和陶瓷粒子作为弥散相在铜基体中充分扩散，加强铜合金的各组成之间的结合力，提高后续弥散强化制得的纳米弥散强化铜合金的成品率。
[0027]作为优选，步骤（4）纳米弥散强化步骤包括：可采用钟罩法将上述粉体压块或铜皮包覆块快速压入铜合金熔炉内并搅拌均匀后浇铸，或采用冲入法即将上述压块或铜皮包覆块放置在在浇铸模腔内，冲入铜合金，根据需要可采用振动结晶或电磁搅拌促使纳米粉体在铜熔体中均匀化，冷却后形成纳米弥散强化铜合金铸锭或铸坯。
[0028]这里弥散强化法的基本原理是利用原位反应生成零固溶度的弥散分布的第二相纳米复合粒子来强化合金，从而强化铜基体，和提高铜合金的耐高温性能，并且能够保持铜的高导电性。通过将步骤（3）制得的粉体压块或铜皮包覆块快速压入铜合金熔炉内，可以有效的使粉体中的陶瓷和金属纳米颗粒均匀的弥散在铜基体内，形成良好的纳米弥散强化铜合金。
[0029]作为优选，步骤（5）固溶处理或均匀化退火步骤包括：对上述纳米弥散强化铜合金铸锭或铸坯进行固溶处理或均匀化退火。
[0030]其中固溶处理或均匀化退火目的在于减轻或消除纳米弥散强化铜合金铸锭或铸坯化学成分及显微组织偏析使其均匀化。通过均匀化退火处理可有效改善纳米合金钢的成分及其均匀性。
[0031]作为优选，步骤（6）挤压或其他热加工步骤包括：对上述纳米弥散强化铜合金铸锭或铸坯加热至850～950℃后锻造或挤压加工等制成圆饼、棒材、型材以待加工成医本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种医疗器械用合金材料制备工艺，其特征在于：步骤（1）纳米预合金粉体制备先将占铜合金总质量一定比例的纳米石墨烯、纳米铬、纳米氧化锆，以特定的比例混合，采用在氦气保护下球磨混合方法，制备成纳米预合金粉体；步骤（2）将纳米预合金粉体制成包芯线或按加入比例制成压块或铜皮包覆块；步骤（3）将铜合金按合金比例熔化；步骤（4）纳米弥散强化：将上述粉体压块或铜皮包覆块快速压入铜合金熔炉内并搅拌均匀后浇铸，采用振动结晶或电磁搅拌促使纳米粉体在铜熔体中均匀化，冷却后形成纳米弥散强化铜合金铸锭或铸坯；步骤（5）固溶处理或均匀化退火：对上述纳米弥散强化铜合金铸锭或铸坯进行处理或均匀化退火；步骤（6）挤压或其他热加工：对上述纳米弥散强化铜合金铸锭或铸坯加热特定温度进行挤压加工或锻造、辗压等热加工成棒材、型材；步骤（7）冷拔、冷轧或其他冷加工：对上述热加工获得的棒材、型材进行冷拔、冷轧或其他冷加工。2.根据权利要求1所述的一种医疗器械用合金材料制备工艺，其特征在于：步骤（1）纳米预合金粉体制包括先将占铜合金总质量的0.8
‑
1.6％的石墨烯、石墨烯的粒径＜80nm，占铜合金总质量的0.6
‑
5％的纳米铬、铬的粒径为＜120nm，占铜合金总质量的0.08
‑
4％的纳米氧化锆、纳米氧化锆的粒径为＜70nm，按石墨烯、纳米铬、纳米氧化锆以8：25：20的质量比例进行混合，采用在氦气保护下球磨混合方法，制备成纳米预合金粉体；球磨条件为球料比：（2~3）：1；球磨转速：350
‑
650rpm，球磨时间：8～100h。3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：方彦雯，方志财，
申请(专利权)人：和也健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：