[发明专利]一种热加工态钴基合金棒丝材的制备方法

说明书

本发明属于钴基高温合金材料加工技术领域，具体涉及一种热加工态钴基合金棒丝材的制备方法，特别适于热加工态CoCrMo合金棒丝材。该合金的化学成分按质量百分比为：Cr 26.0～30.0%，Mo 5.0～7.0%，Ni≤1.0%，C≤0.14%，Fe≤0.75%，Si≤1.0%，Mn≤1.0%，N≤0.35%，余量为Co。本发明首先通过真空感应熔炼和电渣重熔获得合金铸锭，然后进行均匀化热处理、连续多火次高温锻造、矫直和表面加工等工序，生产出合格的CoCrMo合金棒丝材，为制造医疗器械提供合格原材料。

技术领域

本发明属于钴基高温合金材料加工技术领域，具体涉及一种热加工态钴基合金棒丝材的制备方法，特别适于热加工态CoCrMo合金棒丝材。

背景技术

钴基合金具有优异的生物相容性、耐腐蚀性能、抗磨损性能和疲劳性能，被广泛用于医用领域。CoCrMo合金（名义成分为Co-28Cr-6Mo）是目前应用较多的钴基合金，被强生、美敦力、施乐辉等国外医疗器械企业用于加工各种关节、人工骨、骨科内外固定件、脊柱内固定侧弯连杆，以及牙科修复中的义齿、冠、嵌体和固定桥的制造。

由于CoCrMo合金具有较强的抗高温能力，热加工时温度较高，加工窗口较窄，且该合金的加工硬化能力强，热加工时流变应力偏大，热加工难度较大，致使国内CoCrMo合金产品大多采用铸造法加工。但是，铸造CoCrMo合金的组织粗大，虽然强度可以通过调整碳化物的尺寸和体积分数可以实现，但是其塑性和韧性偏低。另外，铸造过程中还可能引入疏松和缩孔，影响产品质量。

目前，国内关于CoCrMo合金热加工方面的研究报道较少，市场上更无成熟的变形态棒丝材供给，导致国内医疗行业用变形态CoCrMo合金棒丝材均从国外直接采购，采购周期长，无法满足国内医疗器械的生产需求，影响相关产品的推广应用。

发明内容

针对上述CoCrMo合金的热加工变形问题，本发明所解决的技术问题在于提供一种热加工态钴基合金棒丝材的制备方法，生产出满足ASTM F1537要求的CoCrMo合金棒丝材，满足国内医疗器械市场的需求。

本发明采用的技术方案是：

一种热加工态钴基合金棒丝材的制备方法，钴基合金的化学成分按质量百分比为：Cr 26.0～30.0%，Mo 5.0～7.0%，Ni≤1.0%，C≤0.14%，Fe≤0.75%，Si≤1.0%，Mn≤1.0%，N≤0.35%，余量为Co；

该方法包括以下步骤：

步骤一、采用真空感应熔炼和电渣重熔制备出符合化学成分要求的钴基合金铸锭；

步骤二、对钴基合金铸锭进行均匀化热处理；

步骤三、对均匀化热处理的钴基合金铸锭进行开坯锻造；

步骤四、进行高温锻造，制备出钴基合金棒坯或丝坯；

步骤五、对高温锻造的棒坯或丝坯进行矫直；

步骤六、对矫直的棒坯或丝坯进行车削加工或无心磨削，制备出成品棒材或丝材。

所述的热加工态钴基合金棒丝材的制备方法，步骤一中，要求采用金属Co、金属Cr、金属Mo、金属Ni、金属Fe、金属Mn、单质Si和单质C，按照钴基合金成分配料，采用真空感应熔炼和电渣重熔工艺制备出成品铸锭。

所述的热加工态钴基合金棒丝材的制备方法，步骤二中，选用均匀化热处理制度为1150～1270℃，保温4～24小时，空冷至室温。

所述的热加工态钴基合金棒丝材的制备方法，步骤三中，选用空气锤或快锻机进行开坯锻造，锻造温度为1150～1230℃，保温3～8小时，变形量为20～40%，终锻温度为1100℃±20℃。