CN101085377B - 一种用于可降解血管支架的镁合金超细薄壁管成形工艺 - Google Patents
一种用于可降解血管支架的镁合金超细薄壁管成形工艺 Download PDFInfo
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本发明提供一种用于可降解血管支架的镁合金超细薄壁管成形工艺。其主要技术特征是，在纯镁中添加钇Y，混合稀土RE，铝Al，钙Ca，锰Mn，锑Sb，锌Zn，锆Zr八种合金元素，采用气体保护熔炼+降铁溶剂精炼的方法，熔炼出镁合金铸锭，然后经过热挤压变形和固溶处理，截取一定长度作为后续加工的工件。将截取工件的一端加工成管状，另一端加工成棒状，拉拔前要将工件管端加热，拉拔分道次进行，经过多道次拉拔，最终可成形出直径在2～10mm，壁厚均匀、在0.20mm～1mm的超细薄壁管。其优点是，克服了挤压等成形工艺的局限，该工艺成本较低，成形的管材壁厚均匀，组织均匀和力学性能性能较好。
Description
技术领域：
本发明涉及一种用于血管支架的超细薄壁管成形工艺，特别是一种用于可降解血管支架的镁合金超细薄壁管成形工艺。
技术背景：
采用血管支架介入治疗是治疗心血管疾病主要的方法之一。目前临床应用的血管支架以不锈钢和NiTi合金为主要的制备材料。这些血管支架在治疗的过程中存在：
1)Ni离子溶出，可能引起毒副作用；
2)血管内膜增生，约有20％以上的发生血管再狭窄和血栓；
3)慢性炎症、抗血小板治疗时间长，需要长期服药治疗；
4)(植入支架的血管)无法适应血管的自然生长，特别不利于年轻患者；
5)出现意外时无法进行外科血管再造术(二次手术)；
6)长期的内皮机能紊乱；
7)后续的监测困难，无法使用MRI。
相对于不锈钢和NiTi合金材料，镁合金具有非常低的标准电极电位，在富含Cl-离子的人体体液和血液中可以通过金属腐蚀的方式达到体内降解。已有的体外实验和动物植入试验都已验证了这一结论，镁合金可以在人体内降解已经在生物医用材料研究界形成共识。而镁离子是人体不可缺少的微量元素，它参与多种新陈代谢，而过量镁离子可以随尿液排出体外，所以镁合金在体内降解后形成的镁离子不会对人体造成危害。
发明内容：
本发明的目的是针对目前医用金属血管支架材料普遍存在的不可降解问题，利用镁的易腐蚀降解特性和镁是人体内不可缺少微量元素的特点，提供一种可降解血管支架的镁合金超细薄壁管的成形工艺，可实现医用金属植入材料的体内降解，取代原有的不可降解支架，可提高植入器件的临床使用性能和改善患者的健康状况。
本发明的目的是这样实现的：首先是材料的设计，其特征是，在纯镁中添加钇(Y)，混合稀土(RE)，铝(Al)，钙(Ca)，锰(Mn)，锑(Sb)，锌(Zn)，锆(Zr)八种合金元素，使此种镁合金材料具有高强度、良好塑性、高耐蚀性和良好的生物相容性，从而保证此种镁合金在应用中所需要的足够力学性能和较好的加工性能，以及镁在人体环境下具有较小的点蚀倾向和对人体的无害作用。各合金元素在此种镁合金材料中的质量百分比为：Y 1～5％，RE 0.1～1％，Al0.01～0.9％，Ca 0.01～1％，Zn 0.1～1％，Mn 0.1～1.5％，Sb 0.1～1％，Zr 0.1～1％，Mg 87.6～98.48％。
在纯镁中添加合金元素之后要对镁合金进行熔炼，其工艺过程是：
在镁合金的熔炼制备中，采用气体保护熔炼+降铁溶剂精炼的方法，大幅度降低合金中的杂质元素含量，使镁合金的纯净度水平达到99.95％以上。
采用热挤压变形的工艺成形出镁合金挤压棒材，消除合金中的气孔、疏松等铸造缺陷，细化镁合金的晶粒尺寸，从而提高其强度和塑性。
通过对镁合金热处理，进一步消除合金中的成分偏析，提高合金在成分和组织上的均匀性，使合金的强度、塑性和耐蚀性获得最佳配合。
最后得到的镁合金材料在室温下的抗拉强度不小于320MPa，屈服强度不小于260MPa，延伸率不小于20％。
镁合金材料制备好后，用镁合金材料制作超细薄壁管。镁合金超细薄壁管成形工艺如下：
1、将熔炼出的镁合金铸锭加热到400℃～530℃，挤压成形得到镁合金挤压棒材，并截取一定长度作为后续加工的工件。
2、将截取的镁合金挤压棒材进行固溶处理，出炉后淬火。
3、将截取的工件一端加工成管状，另一端加工成棒状，工件管端的外径要大于工件棒端的直径。工件棒端与工件管端的之间用锥面过渡。工件管端机械加工后的壁厚在0.2mm～1mm之间。
4、将机械加工后的拉拔试样进行固溶处理，出炉后淬火。
5、用拉拔塑性成形工艺将加工后的工件管端进行减径，拉拔采用空拉的方式，拉拔前要将工件管端加热到400℃～500℃，拉拔分道次进行，每道次减径量为0.1mm～1mm，经过多道次拉拔，最终可成形出直径在2～10mm，壁厚均匀、在0.20mm～1mm的超细薄壁管。
6、将拉拔后的超细薄壁管进行固溶处理，出炉后淬火。
7、表面抛光。
本发明的优点是克服了挤压等成形工艺的局限，采用气体保护熔炼、热挤压变形、机械加工、拉拔以及热处理一系列工艺成形出用于可降解血管支架的镁合金超细薄壁管。该工艺成本较低，成形的管材壁厚均匀，组织均匀和力学性能性能较好。
附图说明：
图1为拉拔工件与拉拔模具使用状态图
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1
由图1可知，(1)为工件管端，(2)为拉拔模具，(3)为工件过渡锥面，(4)为工件棒端，(5)为模具锥面，(6)为模具定径孔。拉拔工件的管端(1)的直径要比模具定径孔(6)大，工件棒端(4)的直径略小于模具定径孔(6)。工件过渡锥面(3)与模具锥面(5)相配合。首先将工件棒端(4)穿过模具定径孔(6)，然后将整个工件与拉拔模具(2)放在拉拔机上，工件棒端(4)用拉拔机的卡盘卡紧，进行拉拔。在拉拔前，要将工件管端(1)进行加热，加热温度为400～500℃，保温10～20min，以减小其变形抗力，便于拉拔。根据成品尺寸的要求，设计拉拔道次。经过几道次的拉拔后，可获得所需尺寸的超细薄壁管。拉拔后的超细薄壁管需要进行固溶处理，出炉后淬火，使其在具备一定强度的基础上具有更好的延伸率。
实施例2：要获得直径为2.5mm、壁厚为0.3mm的镁合金超细薄壁管，此种镁合金的各合金元素质量百分比为：Y 2％，RE 0.5％，Al 0.1％，Ca 0.02％，Zn0.4％，Mn 0.6％，Sb 0.6％，Zr 0.5％，Mg 95.28％。首先需要将熔炼出的铸锭经过热挤压变形，得到直径为7mm的挤压棒材，并截取50～70mm长进行固溶处理，固溶温度在450～500℃之间，固溶时间为8～16小时，出炉后淬火。然后将工件管端(1)机械加工成直径为5.5mm，壁厚为0.3mm，长度为30mm的拉拔工件，进行二次固溶处理，固溶温度在450～500℃之间，固溶时间为8～16小时，出炉后淬火。拉拔的模具定径孔(6)需要5mm、4.5mm、4mm、3.5mm、3mm和2.5mm六种尺寸，也就是分六道次拉拔。工件棒端(4)的直径略小于当前道次的拉拔模具定径孔(6)的尺寸即可。在拉拔前，要将工件的管端(1)进行加热，温度为400～500℃，保温10～20min。经过六道次拉拔后，即可获得壁厚均匀的超细薄壁管。最后，将拉拔后的超细薄壁管在450～500℃下，固溶处理8～16小时后淬火，取出后进行表面抛光处理。
实施例3：要获得直径为4mm、壁厚为0.5mm的镁合金超细薄壁管，此种镁合金的各合金元素质量百分比为：Y 4％，RE 0.8％，Al 0.5％，Ca 0.04％，Zn 0.9％，Mn 0.8％，Sb 0.3％，Zr 0.4％，Mg 92.26％。首先需要将熔炼出的铸锭经过热挤压变形，得到7mm的挤压棒材，截取50～70mm长，在470～520℃下进行固溶处理4～8小时后水淬。然后将细棒的管端(1)的直径加工成6.0mm，壁厚为0.5mm，长度为30mm的拉拔工件，然后在470～520℃下进行二次固溶处理4～8小时后水淬。拉拔模具的定径孔(6)需要5.5mm、5mm、4.5mm和4mm四种尺寸。也就是分四道次拉拔。工件棒端(4)的直径略小于当前道次的拉拔模具定径孔(6)的尺寸即可。在拉拔时，要将工件的管端(1)进行加热至400～500℃，保温10～20min。这样经过四道次拉拔后，即可获得所需要的超细薄壁管。将拉拔后的超细薄壁管在500～520℃下固溶处理8～16小时后用333～343K的热水淬火，取出后进行表面打磨抛光。
实施例4：要获得直径为6mm、壁厚为0.7mm的镁合金细径薄壁管，此种镁合金的各合金元素质量百分比为：Y 3％，RE 1％，Al 0.7％，Ca 0.06％，Zn 0.4％，Mn 0.5％，Sb 0.8％，Zr 0.6％，Mg 92.94％。首先需要将熔炼出的铸锭经过热挤压变形，得到直径10mm的细棒，截取50mm长在480～530℃下进行固溶处理4～6小时后水淬。然后将细棒的管端(1)的直径加工成8mm，壁厚为0.7mm，长度为30mm，然后在480～530℃下进行二次固溶处理，保温4～6小时后水淬。拉拔模具的定径孔(6)需要7.5mm、7mm、6.5mm和6mm四种尺寸。也就是分四道次拉拔。工件棒端(4)的直径略小于当前道次的拉拔模具定径孔(6)的尺寸即可。在拉拔时，要将工件的管端(1)进行加热至400～500℃，保温10～20min。这样经过四道次拉拔后，即可获得所需要的超细薄壁管。将拉拔后的超细薄壁管在480～530℃下固溶处理4～6小时后淬火，取出后进行表面打磨抛光。
Claims (1)
1.一种用于可降解血管支架的镁合金超细薄壁管成形工艺，其特征是，在纯镁中添加钇Y，混合稀土RE，铝Al，钙Ca，锰Mn，锑Sb，锌Zn，锆Zr八种合金元素，各合金元素在此种镁合金材料中的的质量百分比为：Y 1～5％，RE 0.1～1％，Al 0.01～0.9％，Ca 0.01～1％，Zn 0.1～1％，Mn 0.1～1.5％，Sb 0.1～1％，Zr 0.1～1％，Mg 87.6～98.48％；在纯镁中添加合金元素之后要对镁合金进行熔炼，其工艺流程是：在镁合金的冶炼制备中，采用气体保护熔炼+降铁熔剂精炼的方法，大幅度降低合金中的杂质元素含量，使镁合金的纯净度水平达到99.95％以上；熔炼后镁合金采用热挤压变形的工艺成形出镁合金挤压棒材，消除合金中的气孔、疏松铸造缺陷，有效细化镁合金加工件的晶粒尺寸，从而提高其强度和塑性；最后得到的镁合金材料在室温下的抗拉强度不小于320MPA，屈服强度不小于260MPA，延伸率不小于20％；用镁合金材料制作超细薄壁管，镁合金超细薄壁管成形的工艺如下：
(1)将熔炼出的镁合金铸锭加热到400℃～530℃，挤压成形得到镁合金挤压棒材，并截取一定长度作为后续加工的工件；
(2)将截取后的镁合金挤压棒材进行固溶处理，出炉后淬火；
(3)将截取的工件一端加工成管状，另一端加工成棒状，工件管端的外径要大于工件棒端的直径，工件棒端与工件管端之间用锥面过渡，工件管端机械加工后的壁厚在0.2mm～1mm之间；
(4)将机械加工后的工件进行固熔处理，出炉后淬火；
(5)用拉拔塑性成形工艺将加工后的工件管端进行减径，拉拔采用空拉的方式，拉拔前要将细管加热到400℃～500℃，拉拔分道次进行，每道次减径量为0.1mm～1mm，经过多道次拉拔，最终可成形出直径在2～10mm，壁厚均匀、在0.20mm～1mm的超细薄壁管；
(6)将拉拔后的超细薄壁管进行固熔处理，出炉后淬火；
(7)表面抛光。
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