CN108127061A - 一种人体假肢铝合金膝关节的制备方法 - Google Patents

一种人体假肢铝合金膝关节的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于人体假肢关节部位的铝合金，包括以下重量百分比的成分：铁：0.1~0.4%、铬：0.1~0.6%、镓：0.2~0.7%、钴：0.1~0.5%、硼：0.1~0.5%、铈：0.1~0.14%、锂0.08~0.35%、余量为铝。本发明制备的铝合金，性能优异，不但具有良好的耐腐蚀性能和可塑性，而且适合大批量生产，加工精度高不开裂，加工效率高，为人体假肢关节部位提供了非常好的材料选择。

Description

一种人体假肢铝合金膝关节的制备方法
技术领域
本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种人体假肢铝合金膝关节的制备方法。
背景技术
假肢一直是机器人学和生物医学工程领域的一个前沿性研究课题。 假肢在代偿人体缺失功能方面取得了突出的成绩。 目前在我国人口中残疾人占 5％左右，肢体残疾人约877 万人，占残疾人总数的 14.6％，其中近 100 万人需要安装假肢。 对假肢领域相关项目的研究一直受到国家民政部和中国残疾人联合会的高度重视。 随着国民经济快速健康发展和人民生活水平不断提高，迫切需要对假肢产品进行优化升级。
膝关节是人体假肢中的关键部件， 膝关节的圆盘壁较薄，圆盘底部有四个对称凸起的部位，整体壁厚差别比较大，成形较困难，所以坯料厚度对成形有较大影响，坯料太薄，在模锻时一次成型能力较差，坯料太厚时成形后圆盘处较厚，容易导致锻件重量加大。 此外，对于坯料形状，采用方形坯料倒圆角效果比较理想，但是该方形坯料要求一定要定位精准，在具体实践过程中，由于很难达到精确定位而造成锻件成形性不好，或者锻造出其他形状的产品，故本发明选用圆形坯料。
为了提高假肢中膝关节的使用寿命，本发明提供了一种人体假肢铝合金膝关节的制备方法。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种人体假肢铝合金膝关节的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种人体假肢铝合金膝关节的制备方法，包括以下步骤：
A、取适用于人体假肢关节部位的铝合金的圆形坯料，在高温箱式电阻炉中将坯料加热至600-650℃，保温5-8分钟，同时预热模具至300-320℃；
B、将坯料放入模腔内，在液压设备下进行预锻；
C、将预锻后的坯料重新放入电阻炉加热至600-650℃，保温15-25分钟后终锻成形；
D、自然冷却后进行酸洗和碱洗，去脂光洁，然后去飞边钻孔，即得所需产品。
所述的适用于人体假肢关节部位的铝合金，包括以下重量百分比的成分：铁：0.1~0.4%、铬：0.1~0.6%、镓：0.2~0.7%、钴：0.1~0.5%、硼：0.1~0.5%、铈：0.1~0.14%、锂0.08~0.35%、余量为铝。
优选的，所述的适用于人体假肢关节部位的铝合金，包括以下重量百分比的成分：铁：0.2~0.3%、铬：0.2~0.4%、镓：0.3~0.5%、钴：0.3~0.4%、硼：0.25~0.4%、铈：0.1~0.14%、锂0.12~0.25%、余量为铝。
优选的，所述的铝合金中锌元素含量≤0.1%。
优选的，所述的铝合金中硅元素含量≤0.005%。
本发明的有益之处在于：本发明制备的铝合金，性能优异，不但具有良好的耐腐蚀性能和可塑性，而且适合大批量生产，加工精度高不开裂，加工效率高，为人体假肢关节部位提供了非常好的材料选择。
具体实施方式
实施例1
一种人体假肢铝合金膝关节的制备方法，包括以下步骤：
A、取适用于人体假肢关节部位的铝合金的圆形坯料，在高温箱式电阻炉中将坯料加热至615℃，保温7分钟，同时预热模具至315℃；
B、将坯料放入模腔内，在液压设备下进行预锻；
C、将预锻后的坯料重新放入电阻炉加热至635℃，保温20分钟后终锻成形；
D、自然冷却后进行酸洗和碱洗，去脂光洁，然后去飞边钻孔，即得所需产品。
所述的适用于人体假肢关节部位的铝合金，包括以下重量百分比的成分：铁：0.25%、铬：0.35%、镓：0.45%、钴：0.35%、硼：0.32%、铈：0.12%、锂0.18%、余量为铝。
所述的铝合金中锌元素含量为0.02%。
所述的铝合金中硅元素含量为0.003%。
实施例2
一种人体假肢铝合金膝关节的制备方法，包括以下步骤：
A、取适用于人体假肢关节部位的铝合金的圆形坯料，在高温箱式电阻炉中将坯料加热至600℃，保温8分钟，同时预热模具至300℃；
B、将坯料放入模腔内，在液压设备下进行预锻；
C、将预锻后的坯料重新放入电阻炉加热至650℃，保温15分钟后终锻成形；
D、自然冷却后进行酸洗和碱洗，去脂光洁，然后去飞边钻孔，即得所需产品。
所述的适用于人体假肢关节部位的铝合金，包括以下重量百分比的成分：铁：0.2%、铬：0.4%、镓：0.3%、钴：0.4%、硼：0.25%、铈：0.14%、锂0.12%、余量为铝。
所述的铝合金中锌元素含量为0.07%。
所述的铝合金中硅元素含量为0.002%。
实施例3
一种人体假肢铝合金膝关节的制备方法，包括以下步骤：
A、取适用于人体假肢关节部位的铝合金的圆形坯料，在高温箱式电阻炉中将坯料加热至650℃，保温5分钟，同时预热模具至320℃；
B、将坯料放入模腔内，在液压设备下进行预锻；
C、将预锻后的坯料重新放入电阻炉加热至600℃，保温25分钟后终锻成形；
D、自然冷却后进行酸洗和碱洗，去脂光洁，然后去飞边钻孔，即得所需产品。
所述的适用于人体假肢关节部位的铝合金，包括以下重量百分比的成分：铁：0.3%、铬：0.2%、镓：0.5%、钴：0.3%、硼：0.4%、铈：0.1%、锂0.25%、余量为铝。
所述的铝合金中锌元素含量为0.05%。
所述的铝合金中硅元素含量为0.005%。
对比例1
将实施例1中的锌元素含量提升至0.15%。
对比例2
将实施例1中的锌元素含量提升至0.01%。
本发明实施例1-3的人体假肢膝关节，90℃活动10万次仍可以保证正常运转，性能非常好。
而对比例1和2的样品。制作膝关节部位后，90℃活动仍可以保证正常运转的次数分别为3.62万次和1.85万次。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种人体假肢铝合金膝关节的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、取适用于人体假肢关节部位的铝合金的圆形坯料，在高温箱式电阻炉中将坯料加热至600-650℃，保温5-8分钟，同时预热模具至300-320℃；
B、将坯料放入模腔内，在液压设备下进行预锻；
C、将预锻后的坯料重新放入电阻炉加热至600-650℃，保温15-25分钟后终锻成形；
D、自然冷却后进行酸洗和碱洗，去脂光洁，然后去飞边钻孔，即得所需产品。
2.如权利要求1所述的适用于人体假肢关节部位的铝合金的制备方法，其特征在于，所述的适用于人体假肢关节部位的铝合金，包括以下重量百分比的成分：铁：0.1~0.4%、铬：0.1~0.6%、镓：0.2~0.7%、钴：0.1~0.5%、硼：0.1~0.5%、铈：0.1~0.14%、锂0.08~0.35%、余量为铝。
3.如权利要求1所述的适用于人体假肢关节部位的铝合金的制备方法，其特征在于，所述的适用于人体假肢关节部位的铝合金，包括以下重量百分比的成分：铁：0.2~0.3%、铬：0.2~0.4%、镓：0.3~0.5%、钴：0.3~0.4%、硼：0.25~0.4%、铈：0.1~0.14%、锂0.12~0.25%、余量为铝。
4.如权利要求1所述的适用于人体假肢关节部位的铝合金的制备方法，其特征在于，所述的适用于人体假肢关节部位的铝合金中，锌元素含量≤0.1%。
5.如权利要求1所述的适用于人体假肢关节部位的铝合金的制备方法，其特征在于，所述的适用于人体假肢关节部位的铝合金中，硅元素含量≤0.005%。
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