一种医用镍钛合金线的生产方法及其生产装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种医用镍钛合金线的生产方法，具体包括以下步骤；

【技术实现步骤摘要】
一种医用镍钛合金线的生产方法及其生产装置


[0001]本专利技术涉及合金丝材加工
，具体涉及一种医用镍钛合金线的生产方法及其生产装置
。

技术介绍

[0002]镍钛合金是临床医学经常使用的金属材料之一，由于其具有温度形状记忆效应也称之为“镍钛记忆合金”。
一方面根据合金中镍钛比例的不同，相变点不同，可以制造不同温度下的记忆原器件；另一方面，镍钛合金具有优异的超弹性和生物相容性，远高于其他金属合金，因此在医疗上越来越多的使用
。
所以，目前主要应用在血管支架
、
吻合器中的吻合线
、
口腔牙齿矫形
、
超声刀制造等医疗器械上
。
[0003]镍钛合金加工主要是线丝和板材为主，由于其成分敏感度非常高，热加工温度范围窄，冷加工抗力大而制造难度大，是名符其实的高端医用材料
。
[0004]因此，提供一种材料成分均匀
、
性能稳定的镍钛合金线及其生产方法是本领域技术人员需解决的问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提出一种医用镍钛合金线的生产方法及其生产装置
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种医用镍钛合金线的生产方法，具体包括以下步骤；
[0008](1)
将提纯后的镍料和钛料进行真空悬浮熔炼和真空自耗电弧熔炼，得到铸锭；
[0009](2)
将所述铸锭依次经过热加工工艺
、
拉丝和表面处理后，即得一种医用镍钛合金线
。
[0010]镍钛合金由于对成分特别敏感，熔炼铸锭过程的污染会造成性能的大幅度降低， 很多生产企业用陶瓷等碱性坩埚真空感应熔炼镍钛合金，根本无法防止坩埚污染，这是因为高温下熔融钛非常活拨，可以和任何氧氮化合物反应，这也是 镍钛合金质量差的原因之一
。
单纯的真空感应炉熔炼由于铸锭冷却速度无法控制，会造成不同程度的组织粗大，会严重影响后续热加工性能，因此本专利技术采用全新双联熔炼技术：真空悬浮熔炼和真空自耗电弧熔炼组合熔化，一方面感应熔炼保证了成分的均匀性和无坩埚材料污染，另一方面自耗重熔保证了铸锭组织的一致性
。
[0011]优选的，步骤
(1)
中所述镍料和钛料的纯度为
4N5
；
[0012]所述提纯的方法为将镍料和钛料分别采用真空电子束熔炼提纯，具体步骤为：
[0013]镍料：将所述镍料在
1400
‑
2450℃
之间进行至少三次反复熔化冷却精炼即可；
[0014]钛料：将所述钛料在
1600
‑
2800℃
之间进行至少三次反复熔化冷却精炼即可
。
[0015]本专利技术采用的记忆合金是镍钛二元合金，镍和钛的纯度对记忆合金性能有决定性影响，因为 电解镍和海绵钛的最高等级的纯度只能达到
2N5(99.5
％
)
左右的水平，根本无法达到记忆合金的使用要求，这是 生产的记忆合金性能一直不稳定的重要原因；所以必须
对镍和钛分别进行进行提纯熔炼，本专利技术采用真空电子束熔炼炉进行镍和钛的提纯方法，原理是利用电子束产生的超高温
(
＞
2800℃)
，对镍和钛分别进行熔炼，利用高真空状态下氧
、
氮
、
碳
、
硫等非金属杂质在高低温下不同的溶解度和蒸发速度，使其在金属液中含量不断减低而达到提纯的目的
。
[0016]优选的，步骤
(1)
中所述真空悬浮熔炼的布料方式为：在坩埚底部将镍料均匀的覆盖在钛料上部，在坩埚上部将镍料和钛料混合均匀布置即可；
[0017]由于镍的熔点低于钛，而且镍的比重是钛的一倍
(Ni 8.9
，
Ti 4.5)
，容易产生偏析，所说义感应熔炼中的坩埚内布料方法非常重要，本专利技术采用经过提纯熔炼后加工的棒料，坩埚底部钛和镍部水平分层布料，坩埚上部是垂直镍钛混合布料方法，保证在坩埚底部熔化时先熔化的镍金属液均匀流在钛料表面，有熔池产生后，高温下坩埚上部镍钛同步下降熔化，保证基本合金化一致性，通过电磁搅拌，使坩埚熔池内金属完全均匀化
。
[0018]优选的，所述真空悬浮熔炼的条件为：真空度＜
1Pa
；熔炼电流变化为：额定电流
I1/3
‑‑
1/2
‑‑1‑‑
2/3
‑‑
1/4
，精炼为
30min
；浇注温度为熔点
+80
‑
150℃。
[0019]所述真空悬浮熔炼的具体步骤为：天平秤重镍钛料
→
坩埚布料
→
关炉门抽真空
→
送电熔炼
→
完全熔化
→
精炼
→
降功率调金属液温度
→
浇注铸锭
→
真空炉冷
→
铸锭常温破真空出炉
→
铸锭拔皮
→
分析成分
→
备用
。
[0020]优选的，所述真空自耗电弧熔炼的熔炼的条件为：真空度＜
1Pa
，熔炼电压为
20
‑
40V
，熔炼电流
10000
‑
18000A。
[0021]优选的，步骤
(1)
中所述真空自耗电弧熔炼的具体步骤为：利用真空感应炉铸锭制备自耗电极块
→
组焊真空自耗电极
→
真空自耗电极装夹进自耗炉电极杆
→
关炉门，抽真空
(
真空度＞3×
10
‑3毫米汞柱
)
→
送电熔化
→
调整熔炼电流和坩埚冷却水温度压力流量
→
持续熔炼电磁搅拌控制铸锭冷却速度
→
降熔炼电流调整铸锭缩孔大小和杂质分布
→
补缩孔
→
熔炼完毕
→
控制水冷铜坩埚冷却水温度同时炉内充氩气速冷铸锭
→
铸锭随炉冷却
→
室温破真空出炉
→
铸锭扒皮去缩孔
→
分析成分
→
备用
。
[0022]本专利技术通过高真空熔炼，进一步净化镍钛合金，镍钛合金成分完全均匀化；同时通过控制水冷铜坩埚的冷却速度来控制铸锭组织和极少量非金属杂质的大小及分布状态
。
[0023]优选的，步骤
(2)
中所述热加工工艺依次包括铸锭锻造开胚
、
热轧制和晶粒组织细化控制；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种医用镍钛合金线的生产方法，其特征在于，具体包括以下步骤；
(1)
将提纯后的镍料和钛料进行真空悬浮熔炼和真空自耗电弧熔炼，得到铸锭；
(2)
将所述铸锭依次经过热加工工艺
、
拉丝和表面处理后，即得一种医用镍钛合金线
。2.
根据权利要求1所述一种医用镍钛合金线的生产方法，其特征在于，步骤
(1)
中所述镍料和钛料的纯度为
4N5
；所述提纯的方法为将镍料和钛料分别采用真空电子束熔炼提纯，具体步骤为：镍料：将所述镍料在
1400
‑
2450℃
之间进行至少三次反复熔化冷却精炼即可；钛料：将所述钛料在
1600
‑
2800℃
之间进行至少三次反复熔化冷却精炼即可
。3.
根据权利要求1所述一种医用镍钛合金线的生产方法，其特征在于，步骤
(1)
中所述真空悬浮熔炼的布料方式为：在坩埚底部将镍料均匀的覆盖在钛料上部，在坩埚上部将镍料和钛料混合均匀布置即可；所述真空悬浮熔炼的条件为：真空度＜
1Pa
；熔炼电流变化为：额定电流
I1/3
‑‑
1/2
‑‑1‑‑
2/3
‑‑
1/4
，精炼为
30min
；浇注温度为熔点
+80
‑
150℃。4.
根据权利要求1所述一种医用镍钛合金线的生产方法，其特征在于，步骤
(1)
中所述真空自耗电弧熔炼的熔炼的条件为：真空度＜
1Pa
，熔炼电压为
20
‑
40V
，熔炼电流
10000
‑
18000A。5.
根据权利要求1所述一种医用镍钛合金线的生产方法，其特征在于，步骤
(2)
中所述热加工工艺依次包括铸锭锻造开胚
、
热轧制和晶粒组织细化控制；其中，所述铸锭锻造开胚的参数为：开坯加热温度为
950
‑
1050℃
，锻造温度为
980
‑
1020℃
，保温时间
30
‑
60min
，锻造后尺寸为

【专利技术属性】
技术研发人员：尹权丰，徐长城，孙景平，张洋，唐明尧，王树龙，
申请(专利权)人：沈阳中核舰航特材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：