CN106319161A - 一种医用低碳马氏体不锈钢材质手术器械的激光相变硬化工艺 - Google Patents
一种医用低碳马氏体不锈钢材质手术器械的激光相变硬化工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种医用低碳马氏体不锈钢材质手术器械的激光相变硬化工艺，采用半导体激光器对所述的手术器械表面进行激光相变硬化处理，处理过程中激光功率设定在2000W，扫描速度为2000mm/min。经过本发明的热处理工艺可获得500μm左右淬硬层，使含碳量较低马氏体不锈钢表面硬度达到或超过经传统热处理后含碳量较高马氏体不锈钢表面硬度，从而实现30Cr13马氏体不锈钢替代40Cr13马氏体不锈钢，40Cr13马氏体不锈钢替代60Cr13马氏体不锈钢的目的，最终在满足医疗手术器械使用性能同时，通过不断降低医疗手术器械的含碳量，进一步提高医疗手术器械的防腐蚀性能，延长手术器械使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属表面热处理工艺，尤其涉及一种不锈钢材质手术器械的表面热处理工艺。
背景技术
当今医疗行业中制备医疗手术器械(例如：手术刀、手术钳、手术剪、手术镊等)通常采用不锈钢材质。从弹性、硬度、耐磨性、抗拉强度和韧性等综合因素考虑，适合制作手术器械的不锈钢大约只有10种，主要包括马氏体型不锈钢，奥氏体型和铁素体型不锈钢等[1-5]。由于医疗手术器械的特定用途，对其使用性能有较高要求，除了耐磨性能外还要考虑较高的耐腐蚀性。传统的奥氏体不锈钢虽然耐腐蚀性能优异，但是硬度无法达到要求。马氏体不锈钢随着碳含量的增加，其耐腐蚀性能大幅下降，因此60Cr13等高碳马氏体不锈钢材质虽然硬度达到要求，但是由于碳含量较高，其耐腐蚀性不佳。而30Cr13、40Cr13等低碳马氏体不锈钢种虽然含碳量降低，耐腐蚀得到提高，但是无法通过常规热处理手段获得足够的表面硬度。采用医疗手术器械表面镀铬的方式可以提高手术器械的耐腐蚀性及耐磨性，但是镀铬这种表面处理方法由于镀层很薄且致密性低，在使用过程中由于碰撞冲击，容易引起镀层脱落，会危及患者的健康。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种独特的医用低碳马氏体不锈钢材质手术器械的激光相变硬化工艺，经过本发明的热处理工艺可获得500μm左右淬硬层，使含碳量较低马氏体不锈钢表面硬度达到或超过经传统热处理后含碳量较高马氏体不锈钢表面硬度，从而实现30Cr13马氏体不锈钢替代40Cr13马氏体不锈钢，40Cr13马氏体不锈钢替代60Cr13马氏体不锈钢的目的，最终在满足医疗手术器械使用性能同时，通过不断降低医疗手术器械的含碳量，进一步提高医疗手术器械的防腐蚀性能，延长手术器械使用寿命。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种医用低碳马氏体不锈钢材质手术器械的激光相变硬化工艺，采用半导体激光器对所述的手术器械表面进行激光相变硬化处理，处理过程中激光功率设定在2000W，扫描速度为2000mm/min。
所述的手术器械表面经过所述的激光相变硬化处理后淬硬层深度达到450-580μm。
本发明采用高功率半导体激光器对手术器械(本发明主要针对30Cr13、40Cr13等含碳量较低的马氏体不锈钢材质的医疗手术器械)表面进行激光相变硬化处理。本发明根据不同手术器械产品服役性能的要求，可通过调节激光扫描速度以及激光功率，使得30Cr13、40Cr13等含碳量较低的马氏体不锈钢材质医疗手术器械表层获得一定深度的激光相变硬化层以及一定的表面硬度，在满足医疗手术器械使用性能的要求下，实现低碳马氏体不锈钢替代高碳马氏体不锈钢的目的，即实现用30Cr13马氏体不锈钢和40Cr13马氏体不锈钢分别替代40Cr13马氏体不锈钢和60Cr13马氏体不锈钢制备医疗手术器械的目的，通过不断降低医疗手术器械材质的含碳量，进一步提高医疗手术器械的耐腐蚀性，最终提高医疗手术器械的使用寿命。
此外，通过本发明还可以有效解决镀铬工艺易引发镀层脱落的不足。本发明中所述的激光表面相变硬化工艺可根据不同医疗手术器械产品实际需求，通过调整控制激光扫描速度以及激光功率两个主要参数，可以有效控制手术器械表面的淬硬层深度以及表面硬度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为实施例1中30Cr13激光表面相变硬化处理后的金相组织示意图；
图2为实施例2中40Cr13激光表面相变硬化处理后的金相组织示意图。
具体实施方式
实施例1
采用半导体激光器对30Cr13马氏体不锈钢材质手术剪刀表面进行激光相变硬化处理，处理过程中激光功率设定在2000W，扫描速度为2000mm/min。实验结果经测量可知，淬硬层深度达到约450μm，淬硬层组织由细小的马氏体构成(参见图1)，经测量可得30Cr13马氏体不锈钢手术剪刀由激光淬火前的54HRC提高到58HRC。
实施例2
采用半导体激光器对40Cr13马氏体不锈钢表面进行激光相变硬化处理，处理过程中激光功率设定在2000W，扫描速度为2000mm/min。实验结果经测量可知，淬硬层深度达到约565μm，淬硬层组织由细小的马氏体构成(参见图2)，经测量可得手术钳表面硬度由激光淬火前的56HRC提高到60.8HRC。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种医用低碳马氏体不锈钢材质手术器械的激光相变硬化工艺，其特征在于：采用半导体激光器对所述的手术器械表面进行激光相变硬化处理，处理过程中激光功率设定在2000W，扫描速度为2000mm/min。
2.根据权利要求1所述的医用低碳马氏体不锈钢材质手术器械的激光相变硬化工艺，其特征在于：所述的手术器械表面经过所述的激光相变硬化处理后淬硬层深度达到450-580μm。
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