CN111135429A - 具有形状记忆特性及超弹性的合金线材及其制造方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有形状记忆特性及超弹性的合金线材及其制造方法与应用，其中该具有形状记忆特性及超弹性的合金线材包括：一第一区段，该第一区段具有一第一相变化温度值，该第一相变化温度值小于一使用环境温度，用以提供超弹性；以及一第二区段，该第二区段连接该第一区段，该第二区段具有一第二相变化温度值，该第二相变化温度值大于该使用环境温度，用以提供形状记忆特性；借此，本发明的合金线材相较于单一的合金线材具有通过不同的区段可分别提供形状记忆特性与超弹性的有益效果。

Description

具有形状记忆特性及超弹性的合金线材及其制造方法与应用
技术领域
本发明是有关于一种合金线材及其制造方法，特别是有关于一种具有形状记忆特性及超弹性的合金线材及其制造方法与应用。
背景技术
目前在牙科根管治疗中，根管的锉针是用来清创受感染的牙髓组织。根管的锉针大多为单一合金材质制成的，但普遍存在着机械疲劳的问题。因此，当根管的锉针放置于须治疗的患者的牙齿根管内时，易因于根管内长时间转动而断裂。断裂发生时，牙医师须立刻停止治疗并试图自根管内取出断裂的碎片。这不仅延长了治疗的时间，甚至可能因无法取出断裂的碎片而危及患者的健康。
另外，目前诊断冠状动脉疾病的方法可使用冠状动脉血管摄影术，也就是俗称的心导管检查。心导管检查是以侵入性导管做检查或治疗心脏疾病的技术。于进行心导管检查时，首先需进行局部麻醉，之后在皮肤划开小于零点五公分的小伤口，由大腿或手臂的周边动脉将心导管伸入心脏冠状动脉内，然后注射显影剂，使用X光仪器照相，将冠状动脉血流状态拍成影片。
对于检查设备而言，在操作时，医生会先从大腿的股动脉或是手臂的挠动脉割开一小伤口，之后，再置入心导管的套鞘。接着以套鞘为入口，置入心导管的导线，再以心导管的导线导引心导管前进至疾病部位。心导管的导引过程非常繁复，此乃因人体血管十分曲折蜿蜒，且仅具有特定的弹性，因此当心导管的导线在人体内运动过程中，为避免任何手术意外情况发生，必须极为谨慎小心的操作。
因此，便有需要提供一种合金线材，可被加工成用于心导管检查的导线或用于根管治疗的锉针，能够解决前述的问题。
发明内容
本发明的一目的是提供一种具有形状记忆特性及超弹性的合金线材，其通过不同的区段可分别提供形状记忆特性与超弹性，借此，该具有形状记忆特性及超弹性的合金线材可被加工成一医疗用线材。
为了达到上述目的，本发明提供了一种具有形状记忆特性及超弹性的合金线材，该合金线材包括：一第一区段，该第一区段具有一第一相变化温度值，该第一相变化温度值小于一使用环境温度，用以提供超弹性；以及一第二区段，该第二区段连接该第一区段，该第二区段具有一第二相变化温度值，该第二相变化温度值大于该使用环境温度，用以提供形状记忆特性。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种具有形状记忆特性及超弹性的合金线材的制造方法，步骤包括：提供一合金线材单元，该合金线材单元包括相连接的第一区段及第二区段，该第一及第二区段皆具有一第一相变化温度值；以及利用一热处理制程，只加热该第二区段，并使该第二区段的该第一相变化温度值调整为一第二相变化温度值，该第二相变化温度值大于该第一相变化温度值，借此完成具有形状记忆特性及超弹性的合金线材。
作为本发明的另一种实施，该第一相变化温度值可介于-30至15摄氏度之间，且该第二相变化温度值可介于25至90摄氏度之间。
若该合金线材被加工成一医疗用线材，则该第二区段的第二相变化温度值介于37至50摄氏度之间。该医疗用线材可作为用于心导管检查的导线或用于根管治疗的锉针。
本发明的合金线材相较于单一的合金线材具有通过不同的区段可分别提供形状记忆特性与超弹性的有益效果。
本发明的合金线材用于医疗用线材时，当心导管的导线或根管的锉针在人体内的运动过程中，该特定区段(即本发明中的第二区段)可提供形状记忆特性，即当使用环境温度低于该特定区段的相变化温度时，若外力超过弹性极限，使该特定区段产生如塑性变形的情形，以避免造成血管或根管的伤害；当使用环境温度升高至大于该特定区段的相变化温度时，该特定区段会记得恢复原来的形状。心导管的导线或根管的锉针的其他区段仍提供超弹性，以协助心导管的导线或根管的锉针在人体内的运动过程中顺利前进。
附图说明
图1为本发明的一实施例的具有形状记忆特性及超弹性的合金线材的剖面示意图。
图2为本发明的一实施例的具有形状记忆特性及超弹性的合金线材的制造方法的流程图。
图3为本发明的一实施例的具有形状记忆特性及超弹性的合金线材在制造过程中的剖面示意图，其显示提供一合金线材单元。
图4为本发明的一实施例的具有形状记忆特性及超弹性的合金线材在制造过程中的示意图，其显示提供一整捆线材。
图5为本发明的一实施例的具有形状记忆特性及超弹性的合金线材在制造过程中的剖面示意图，其显示只加热第二区段。
图6为本发明的一实施例的用于心导管检查的导线的剖面示意图。
图7为本发明的一实施例的用于根管治疗的锉针的剖面示意图。
附图中的符号说明：
1 具有形状记忆特性及超弹性的合金线材；1' 合金线材单元；1a 导线；1b 锉针；11第一区段；12 第二区段；21 电极；22 电极；9 整捆线材；S100 步骤；S200 步骤；S300 步骤。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和特点能更明显易懂，现配合图式将本发明相关实施例详细说明如下。
请参考图1所示，为本发明的一实施例的具有形状记忆特性及超弹性的合金线材的剖面示意图。该具有形状记忆特性及超弹性的合金线材1（以下简称合金线材1）包括相连接的第一区段11及第二区段12。该第一区段11的第一相变化温度值介于-30至15摄氏度之间，该第一相变化温度值小于一使用环境温度，用以提供超弹性。该第二区段12的第二相变化温度值介于25至90摄氏度之间，该第二相变化温度值大于该使用环境温度，用以提供形状记忆(shape memory)特性。该合金线材1的材质可为镍钛合金或镍钛铜合金。例如，镍钛合金包含55.90wt%的镍、平衡量的钛及不可避免的杂质。或者，镍钛合金包含56.0 wt%的镍、平衡量的钛及不可避免的杂质。
当合金线材的使用环境温度降低，一种麻田散相的结构会从原来奥斯田母相的结构中长出，且其过程是可逆的。当使用环境温度低于相变化温度时，若外力超过弹性极限，该合金线材中的麻田散相方位会重新排列，使该合金线材产生如塑性变形的情形；当使用环境温度升高至大于相变化温度时，麻田散相会转变回原来的奥斯田母相，而记得恢复原来的形状，称为形状记忆特性。当使用环境温度高于相变化温度时，外力一样会促使奥斯田母相产生麻田散相而得到如塑性变形的情形，但是如果外力去除，不稳定的麻田散相将立刻转换回奥斯田母相，此时其塑性变形会随着消失，称为超弹性。因此，形状记忆特性或超弹性的发生，完全取决于该合金线材的相变化温度值相对于该合金线材的使用环境温度的高低。换言之，由于会呈现超弹性或形状记忆特性，都是以相变化温度与使用环境温度之间的状况而定，若相变化温度低于使用环境温度，就是呈现超弹性；若相变化温度高于使用环境温度，就是呈现形状记忆特性。
若该合金线材1被加工成一医疗用线材，则该第二区段12的第二相变化温度值较佳地介于37至50摄氏度之间。该医疗用线材可为用于心导管检查的导线或用于根管治疗的锉针。
请参考图2所示，为本发明的一实施例的具有形状记忆特性及超弹性的合金线材的制造方法的流程图。该合金线材的制造方法包括下列步骤：
在步骤S100中，请参考图3所示，提供一合金线材单元1’，其包括相连接的第一区段11及第二区段12，该第一区段11及第二区段12皆具有一第一相变化温度值，该第一相变化温度值介于-30至15摄氏度之间。
在提供该合金线材单元的步骤S100中，包括：提供一整捆线材9(如图4所示)；利用一连续退火热处理制程，使该整捆线材9的相变化温度值介于-30至15摄氏度之间，其中该连续退火热处理制程可使用一连续退火处理炉进行退火；以及将该整捆线材9裁切成多个具有预定长度的合金线材单元1’(如图3所示)。
在步骤S200中，请参考图5所示，利用一热处理制程，只加热该第二区段12，并使该第二区段12的该第一相变化温度值调整为一第二相变化温度值，该第二相变化温度值介于25至90摄氏度之间，借此完成具有形状记忆特性及超弹性的合金线材1，该第一区段11用以提供超弹性，且该第二区段12用以提供形状记忆特性。该热处理制程可使用正负电极21、22夹持该第二区段12，并将该第二区段12进行通电。
在步骤S300中，将该合金线材1加工成一医疗用线材(即一种医疗用线材的制造方法)，其中该第二区段12的第二相变化温度值较佳地介于37至50摄氏度之间。举例，该合金线材1经由裁切及外形加工制程而加工成一医疗用线材，该医疗用线材可为用于心导管检查的导线1a(如图6所示)或用于根管治疗的锉针1b(如图7所示)。
举例，就用于心导管检查的导线而言，先做出整支超弹特性，再做出形状记忆特性的区域。详细步骤如下：提供一整捆线材，以直径0.48mm的镍钛线材为样品，包含55.90wt%的镍、平衡量的钛及不可避免的杂质；一连续退火热处理制程使用一连续退火处理炉进行退火，整捆线材(处理长度500m)在炉内等待的时间约1.5秒，温度为700摄氏度，使该整捆线材的相变化温度值为8摄氏度；将该整捆线材裁切成多个具有2m长度的合金线材单元；利用一热处理制程，使用正负电极，将该合金线材单元的特定区段(处理长度5cm)进行通电，通电电流为1.6A，通电时间为35分，只加热该合金线材单元的特定区段，并使该特定区段的相变化温度值调整为40摄氏度，借此完成具有形状记忆特性及超弹性的合金线材；最后，经由裁切及外形加工制程，将该合金线材加工成用于心导管检查的导线(如图6所示)。
当心导管的导线在人体内的运动过程中，该特定区段(即本发明中的第二区段)可提供形状记忆特性，即当使用环境温度低于该特定区段的相变化温度时，若外力超过弹性极限，使该特定区段产生如塑性变形的情形，以避免造成血管的伤害；当使用环境温度升高至大于该特定区段的相变化温度时，该特定区段会记得恢复原来的形状。心导管的导线的其他区段仍提供超弹性，以协助心导管的导线在人体内的运动过程中顺利前进。
再举例，就用于根管治疗的锉针而言，先做出整支超弹特性，再做出形状记忆特性的区域。详细步骤如下：提供一整捆线材，以直径1.2mm的镍钛线材为样品，包含56.0wt%的镍、平衡量的钛及不可避免的杂质；一连续退火热处理制程使用一连续退火处理炉进行退火，整捆线材(处理长度100m)在炉内等待的时间约1.5秒，温度为700摄氏度，使该整捆线材的相变化温度值为10摄氏度；将该整捆线材裁切成多个具有5cm长度的合金线材单元；利用一热处理制程，使用正负电极，将该合金线材单元的特定区段(处理长度2cm)进行通电，通电电流为10A，通电时间为55分，只加热该合金线材单元的特定区段，并使该特定区段的相变化温度值调整为40摄氏度，借此完成具有形状记忆特性及超弹性的合金线材；最后，经由裁切及外形加工制程，将该合金线材加工成用于根管治疗的锉针(如图7所示)。
当根管的锉针在人体内的运动过程中，该特定区段(即本发明中的第二区段)可提供形状记忆特性，即当使用环境温度低于该特定区段的相变化温度时，若外力超过弹性极限，使该特定区段产生如塑性变形的情形，以避免造成根管的伤害；当使用环境温度升高至大于该特定区段的相变化温度时，该特定区段会记得恢复原来的形状。根管的锉针的其他区段仍提供超弹性，以协助根管的锉针在人体内的运动过程中顺利前进。
综上所述，仅记载本发明为呈现解决问题所采用的技术手段的较佳实施方式或实施例而已，并非用来限定本发明专利实施的范围。即凡与本发明专利申请范围文义相符，或依本发明专利范围所做的均等变化与修饰，皆为本发明专利范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种具有形状记忆特性及超弹性的合金线材，其特征在于，包括：
一第一区段，该第一区段具有一第一相变化温度值，该第一相变化温度值小于一使用环境温度，用以提供超弹性；以及
一第二区段，该第二区段连接该第一区段，该第二区段具有一第二相变化温度值，该第二相变化温度值大于该使用环境温度，用以提供形状记忆特性。
2.如权利要求1所述的具有形状记忆特性及超弹性的合金线材，其特征在于，其中该第一相变化温度值介于-30至15摄氏度之间，且该第二相变化温度值介于25至90摄氏度之间。
3.一种医疗用线材，其特征在于，该医疗用线材是由权利要求2所述的具有形状记忆特性及超弹性的合金线材加工成，且该具有形状记忆特性及超弹性的合金线材的第二区段的第二相变化温度值介于37至50摄氏度之间。
4.一种将权利要求3所述的医疗用线材作为用于心导管检查的导线或用于根管治疗的锉针的应用。
5.一种具有形状记忆特性及超弹性的合金线材的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：
提供一合金线材单元，该合金线材单元包括相连接的第一区段及第二区段，该第一及第二区段皆具有一第一相变化温度值；以及
利用一热处理制程，只加热该第二区段，并使该第二区段的该第一相变化温度值调整为一第二相变化温度值，该第二相变化温度值大于该第一相变化温度值，借此完成具有形状记忆特性及超弹性的合金线材。
6.如权利要求5所述的具有形状记忆特性及超弹性的合金线材的制造方法，其特征在于，其中该第一相变化温度值介于-30至15摄氏度之间，且该第二相变化温度值介于25至90摄氏度之间。
7.如权利要求5所述的具有形状记忆特性及超弹性的合金线材的制造方法，其特征在于，其中提供该合金线材单元的步骤包括：
提供一整捆线材；
利用一连续退火热处理制程使该整捆线材的相变化温度值介于-30至15摄氏度之间；以及
将该整捆线材裁切成多个具有预定长度的合金线材单元。
8.如权利要求5所述的具有形状记忆特性及超弹性的合金线材的制造方法，其特征在于，其中该热处理制程为使用正负电极夹持该第二区段，并将该第二区段进行通电。
9.一种医疗用线材的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：
将应用权利要求6所述的具有形状记忆特性及超弹性的合金线材的制造方法所制成的合金线材加工成一医疗用线材，其中该合金线材所加工成的该医疗用线材的第二区段的第二相变化温度值介于37至50摄氏度之间。
10.一种用于心导管检查的导线或用于根管治疗的锉针的制造方法，其特征在于，将应用权利要求9所述的医疗用线材的制造方法所制造的医疗用线材作为用于心导管检查的导线或用于根管治疗的锉针。
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