[发明专利]一种优质外科植入物TC4ELI钛合金薄板的加工方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种TC4ELI钛合金薄板的加工方法，具体涉及一种优质外科植入物TC4ELI钛合金薄板的加工方法。

【背景技术】

已知的，钛合金具有密度小、强度高、韧性好、弹性模量低、耐腐蚀、生物相容性好等优点，在外科植入物医用领域应用广泛，TC4ELI钛合金因具有较好的强度及耐磨性能，是外科植入物钛合金重要产品之一， TC4ELI钛合金薄板是接骨板、弧形板、夹板等制品重要原材料供应形式，GB/T 13810《外科植入物用钛及钛合金加工材》要求外科植入物TC4ELI薄板织满足A1～ A9级，越接近A1级组织越细小、均匀，等轴性越佳，其制品综合性能及使用寿命越好，但现有技术一般仅能获得A4～A9级组织，批量生产稳定获得A1～A2级组织较为困难，随着外科植入物生产商及患者对TC4ELI产品组织要求越来越严格，A4～A9级组织已不能满足高端市场及患者需求，因此如何获得A1～A2级组织是生产优质外科植入物TC4ELI钛合金薄板、满足高端市场需求的关键。

【发明内容】

为克服背景技术中存在的不足，本发明提供了一种优质外科植入物TC4ELI钛合金薄板的加工方法，本发明可大批量稳定生产获得A1～A2级组织，且综合力学性能优异，本发明采用全过程工艺设计理念，通过综合控制原材料板坯锻造工艺、板材轧制工艺及热处理工艺，将TC4ELI薄板组织稳定控制在A1～A2级，满足了高端市场及患者的需求。

为实现如上所述的发明目的，本发明采用如下所述的技术方案：

一种优质外科植入物TC4ELI钛合金薄板的加工方法，具体操作步骤如下：

一、铸锭熔炼：

首先选用零级小颗粒海绵钛、铝钒中间合金、铝豆及二氧化钛粉进行配料及压制电极，然后进行电极组焊，将组焊后的电极进行熔炼，然后将铸锭冒口切除并进行扒皮，铸锭氧含量质量分数控制在0.07～0.12%；

二、板坯制作：

接上步，钛合金β转变温度定义为Tβ，铸锭需经过两火次β锻造，以使粗大铸态组织得到充分破碎，其中第一火次β锻造坯料加热温度为Tβ+(40～180)℃，第二火次β锻造坯料加热温度在第一火次加热温度基础上降低20～100℃，但应高于Tβ，每火次β锻造应进行两次或以上墩拔处理，火次总变形量控制在120～300%，毛坯经整形及铣面后成为轧制可用板坯，板坯超声波探伤检验不低于GB/T5193-2007标准A级；

三、一火轧制：

接上步，一火坯料加热温度为Tβ+(10～20)℃，保温时间以1.6±0.2min/mm计算，一火道次变形率在5～25%之间，一火轧程变形率控制为40～85%，经6～12道次轧至一火目标厚度；

四、中间修磨：

接上步，一火板经扒皮、抛光修磨见金属色，并去除表面裂纹、压入等缺陷，修磨方向垂直于一火轧制方向；

五、二火轧制：

接上步，二火轧制方向垂直于一火轧制方向，二火坯料加热温度为Tβ-(20～60)℃，保温时间以1.3±0.2min/mm计算，二火道次变形率在5～20%之间，二火轧程变形率控制为40～75%，经4～8道次轧至目标厚度，根据成品目标厚度不同，当需要进行三火轧制时，轧制方向应与二火轧制方向平行，坯料加热温度低于二火20～40℃，其它工艺参数与二火轧制相同，火次间需进行表面处理，去除表面缺陷；

六、半成品热处理：

接上步，对热轧半成品进行退火软化热处理，退火温度750～820℃，保温时间30～60min，保温结束后出炉空冷，半成品热处理后，进行碱酸洗或喷砂酸洗及修磨处理，去除表面氧化皮及缺陷；

七、冷轧：

接上步，经软化热处理及表面处理的热轧坯料经过1次或以上冷轧轧程，加工至0.8～4.75mm成品薄板厚度，每轧程冷轧道次变形率≤8%、轧程总变形率控制在10～30%之间，轧程之间进行半成品热处理及表面处理，处理方法同第六步；

八、成品热处理：

接上步，采用大气气氛进行成品退火热处理，退火板材可叠放装炉，但叠放总厚度应≤20mm，退火板材装炉温度≤700℃，在装炉温度下预热30～60min后，升温至Tβ-(60～160)℃退火温度进行保温，保温时间为20～60min，保温结束后慢冷至≤700℃，慢冷冷却速率≤2℃/min，然后出炉空冷，若大气退火后钛板板形不良，则在≤650℃温度下进行压矫形退火；

九、表面处理：

接上步，采用碱酸洗、喷砂酸洗或砂光方法进行表面处理，去除表面氧化层及缺陷。