CN102864400B - 一种镁金属骨科材料的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医用材料技术领域，特别公开了一种镁金属骨科材料的生产方法。该镁金属骨科材料的生产方法，以纯镁金属为材料，其特征在于：使用2~4道次旋转锻造进行35~55%工程应变量加工，进行退火制成高强度的镁金属骨科材料。本发明操作简单，生产成本低，材料性质得到改善，产品质量好，便于生产性能良好的医疗用具，适于广泛推广应用。
Description
（一） 技术领域
本发明属于医用材料技术领域，特别涉及一种镁金属骨科材料的生产方法。
（二） 背景技术
生产镁金属骨科材料产品已趋于多样，举凡压铸、轧延或挤型等加工方式都有镁金属骨科材料产品。除了追求加工成型的技术提升，成本的降低也是业界重要的考量，因此，藉由相较于传统制成的挤型及轧延，以较简单的旋转锻造设备，进行纯镁金属铸造骨科材料的室温机械性质改造以及低温加工的塑性变形加工，期望达成进一步降低成本的目标。藉由锻造改变纤维组织继而使材料的成形性提升，加工后产品拥有较佳的强度及延性，无疑对产品的塑造设计提供另一种有效方式。
另外，若从镁铸造锭直接生产镁骨科制品，以降低二氧化碳排放量的观点来看，镁金属骨科此案料旋转锻造也是为一种新的绿能制程，也因此旋转锻造是镁金属骨科材料加工领域中极为重要的一环。
（三） 发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种方法简单、产品性能好的镁金属骨科材料的生产方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种镁金属骨科材料的生产方法，以纯镁金属为材料，其特征在于：使用2~4道次旋转锻造进行35~55%工程应变量加工，第一次锻造时，作业前ψ12mm圆棒先在150~350℃预热30min后，送入旋转锻造机内工作，工程应变量为16%的面积缩率，之后的若干次锻造时，圆棒均再于150~350℃回炉10min，最后使圆棒直径变为ψ9mm，进行退火制成高强度的镁金属骨科材料。
本发明使镁金属材料经旋转锻造与退火热处理后的纤维组织变化，晶粒尺寸从原始组织的2mm，在退火的热处理过程后大幅缩小的10μm，并使得在150~350℃退火之下，镁金属材料可以得到约20%的室温伸长量，适合作为镁金属骨科材料，显示旋转锻造制程对于镁金属骨科材料的显微组织有大幅细化的能力，对延性有提升的效果，也得到比较好的耐腐蚀性。
所述预热温度为400℃，锻造的总时间为4h，退火温度为200℃，退火时间为1h。
本发明操作简单，生产成本低，材料性质得到改善，产品质量好，便于生产性能良好的医疗用具，适于广泛推广应用。
（四） 具体实施方式
实施例1：
以纯镁金属为材料，使用2~4道次旋转锻造进行35~55%工程应变量加工，第一次锻造时，作业前ψ12mm圆棒先在150~350℃预热30min后，送入旋转锻造机内工作，工程应变量为16%的面积缩率，之后的若干次锻造时，圆棒均再于150~350℃回炉10min，最后使圆棒直径变为ψ9mm，进行退火制成高强度的镁金属骨科材料。
所述预热温度为400℃，锻造的总时间为4h，退火温度为200℃，退火时间为1h。
实施例2：
准备纯镁铸锭材料：使用砂轮切割机将纯镁铸锭材料经切削加工为ψ12mm 圆棒（尺寸：∮12mm×250 mmL）。
金相显微组织观察：先将加工前两种试片切割镶埋，进行研磨后再进行抛光，抛光完成后接续进行腐蚀作业，接着置于光学显微镜下观察试片显微组织及测量经理尺寸，作对照比。
退火热处理：锻造完成的圆棒，将其裁切成适当尺寸后进行退火热处理，退火完成以后置于氧化铝板上施以空冷，观察金相组织。
制成品结果：用旋转锻造方式加工纯镁金属材料，成品材料经旋转锻造与退火温度等对显微组织变化，再经加工、打磨后的产品，即可轻易加工成骨钉、骨片等骨科材料。
显微组织观察结果：
纯镁金属材料在处理铸造试片的过程中可发现其晶粒尺寸非常大，约为2mm，由肉眼即可在试片上辨识；在旋转锻造后试片中可发现，晶粒变小，其中可明显观察到许多受到应变而产生细小机械双晶组织；在旋转锻造后经200°C退火热处理试片，放大100倍之显微组织图。可发现产生非常多的细小晶粒，显示镁金属材料已发生再结晶现象。可以作为镁金属骨科材料。
万能拉伸试验机作拉伸测试：
经旋转锻造完成退火后的材料，经车削成的机械拉伸试棒；以万能拉伸试验机进行拉伸试验，发现可以得到 20%的延伸率，符合作骨科材料的需求。
破断表面观察：
常温机械拉伸试片破断以后，将破断片置于电子显微镜下，可以观察到200℃退火温度下的破断表面。
Claims (1)
1.一种镁金属骨科材料的生产方法，以纯镁金属为材料，其特征在于：使用2～4道次旋转锻造进行35～55％工程应变量加工，第一次锻造时，作业前ψ12mm圆棒先在150～350℃预热30min后，送入旋转锻造机内工作，工程应变量为16％的面积缩率，之后的若干次锻造时，圆棒均再于150～350℃回炉10min，最后使圆棒直径变为ψ9mm，进行退火后可得到10μm的晶粒尺寸，并可制成高强度的镁金属骨科材料，其中锻造的总时间为4h，退火温度为200℃，退火时间为lh。
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Also Published As
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|---|---|
| CN102864400A (zh) | 2013-01-09 |
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