CN113427005A - 金属粉末注塑成型喂料、金属粉末注塑成型方法和非晶态手术夹 - Google Patents

金属粉末注塑成型喂料、金属粉末注塑成型方法和非晶态手术夹 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属粉末注塑成型喂料、金属粉末注塑成型方法和非晶态手术夹。所述喂料包括金属粉末和粘结剂，金属粉末以质量百分比计，包括Zr 60‑75％，Cu 10‑15％，Ni 10‑15％和Al 5‑10％。本发明设计了独特的金属粉末注塑成型喂料，并通过金属粉末注塑成型工艺得到非晶态产品。非晶态产品由于其自身的性质，具有较高的硬度和方便的精细加工工艺，能够解决结构复杂，特征微小等加工难题，保证产品精度一致。

Description

金属粉末注塑成型喂料、金属粉末注塑成型方法和非晶态手 术夹
技术领域
本发明涉及粉末注塑成型技术领域，尤其涉及一种金属粉末注塑成型喂料、金属粉末注塑成型方法和非晶态手术夹。
背景技术
当前，在微创手术中所使用的手术夹，通常采用周圈焊接方式将夹持头固定在夹持体上。夹持体一般采用420不锈钢材料，通过金属粉末注塑成型工艺加工得到。夹持头由于需要具有高强度和高耐磨性，通常采用钨钢材质。夹持头上具有相互咬合，起防滑作用的尖齿，要求齿形完整、排列整齐、边缘尖角尖锐。
金属粉末注塑成型工艺的由于技术限制，得到的齿形无法满足精细要求。而传统的磨削加工工艺，由于齿形尺寸微小(0.3宽*0.2高)，利角及精度要求高，材料硬度高，导致加工效率极低，成本高昂。
此外，在焊接处理后还要对焊接部分进行打磨，去除段差和毛刺，保证四周边缘平整，无段差或者毛刺，避免手术时造成意外伤害。然而由于焊接位置会存在细小缝隙，或者焊接不满等问题，在手术过程中容易渗入血液、体液、细菌等沾污。对医疗器械的重复使用带来安全隐患；焊接材质还可能会对部分人员产生过敏反应。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种金属粉末注塑成型喂料、金属粉末注塑成型方法和非晶态手术夹。所述技术方案如下：
第一方面，提供一种金属粉末注塑成型的喂料，包括金属粉末和粘结剂，所述金属粉末以质量百分比计，包括Zr 60-75％，Cu 10-15％，Ni 10-15％和Al 5-10％。
进一步的，所述粘结剂以质量百分比计，包括石蜡75-80％，聚乙烯10-15％和硬脂酸10-15％。
进一步的，所述金属粉末与所述粘结剂的体积比为70:30。
进一步的，所述金属粉末的粉末颗粒度为3-20微米。
第二方面，提供一种金属粉末注塑成型的方法，包括以下步骤：
取金属粉末和粘结剂，均匀密炼后造粒，得到喂料，其中，所述金属粉末以质量百分比计，包括Zr 60-75％，Cu 10-15％，Ni 10-15％和Al 5-10％；所述粘结剂以质量百分比计，包括石蜡75-80％，聚乙烯10-15％和硬脂酸10-15％；
取所述喂料，用注射机注入模具，通过填充、保压、冷却，得到生坯；
将所述生坯在正庚烷中脱脂；
将脱脂后的所述生坯在氩气保护下烧结，烧结完成后急冷，得到非晶态产品。
进一步的，所述脱脂温度为50℃，脱脂时间15-20h。
进一步的，所述烧结的条件为700℃烧结18-24h。
进一步的，所述急冷的冷却速度大于102℃/s。
进一步的，所述填充、保压、冷却的具体参数为：模具温度40-60℃，料温140-175℃，注塑压力50-160MPa，保压时间2-10s，冷却时间5-10s。
第三方面，提供一种非晶态手术夹的制备方法，所述方法包括：
采用如上述第一方面所述的方法，制备得到非晶态手术夹夹持体；
将所述非晶态手术夹夹持体加热至430℃，用齿形压头挤压所述非晶态手术夹夹持体的头部，形成齿形夹持头。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例中，取金属粉末和粘结剂，均匀密炼后造粒，得到喂料，其中，所述金属粉末以质量百分比计，包括Zr 60-75％，Cu 10-15％，Ni 10-15％和Al 5-10％；所述粘结剂以质量百分比计，包括石蜡75-80％，聚乙烯10-15％和硬脂酸10-15％；取所述喂料，用注射机注入模具，通过填充、保压、冷却，得到生坯；将所述生坯在正庚烷中脱脂；将脱脂后的所述生坯在氩气保护下烧结，烧结完成后急冷，得到非晶态手术夹夹持体；将所述非晶态手术夹夹持体加热至430℃，用齿形压头挤压所述非晶态手术夹夹持体的头部，形成齿形夹持头。本发明设计了独特的金属粉末注塑成型喂料，通过金属粉末注塑成型工艺得到非晶态产品。非晶态产品由于其自身的性质，可以方便进一步精细加工，从而解决了结构复杂，特征微小等加工困难的问题。本发明的非晶态手术夹夹持体材料硬度高、耐盐雾腐蚀性能好，生物相容性好，由于采用一体式设计，可以避免焊接产生的问题。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例1金属粉末注塑成型
取元素粉末或合金粉末，以质量百分比计，按Zr 60％，Cu 15％，Ni 15％和Al10％，配置金属粉末，粉末颗粒度为3-20微米。
取石蜡75％，聚乙烯10％和硬脂酸15％，按质量比配置得到粘结剂。
向配置好的金属粉末中加入粘结剂，金属粉末与粘结剂的体积比为70:30，均匀密炼后，造粒得到收缩率为1.128的喂料。
取上述喂料，用注射机注入模具，模具温度40℃，料温140℃，注塑压力160MPa，保压时间2s，冷却时间5s，经过填充、保压、冷却后，得到生坯。
将生坯放入正庚烷中，在50℃浸泡15h完成脱脂。
将脱脂后的生坯放入烧结炉，在烧结炉中充入氩气作为保护气，700℃烧结18h，烧结完成后采用急冷方式冷却(冷却速度大于102℃/s)，避免晶粒形成，得到非晶态产品。
实施例2
取元素粉末或合金粉末，以质量百分比计，按Zr 70％，Cu 11％，Ni 11％和Al8％，配置金属粉末，粉末颗粒度为3-20微米。
取石蜡75％，聚乙烯15％和硬脂酸10％，按质量比配置得到粘结剂。
向配置好的金属粉末中加入粘结剂，金属粉末与粘结剂的体积比为70:30，均匀密炼后，造粒得到收缩率为1.128的喂料。
取上述喂料，用注射机注入模具，模具温度50℃，料温160℃，注塑压力100MPa，保压时间6s，冷却时间8s，经过填充、保压、冷却后，得到生坯。
将生坯放入正庚烷中，在50℃浸泡18h完成脱脂。
将脱脂后的生坯放入烧结炉，在烧结炉中充入氩气作为保护气，700℃烧结20h，烧结完成后采用急冷方式冷却(冷却速度大于102℃/s)，避免晶粒形成，得到非晶态产品。
实施例3
取元素粉末或合金粉末，以质量百分比计，按Zr 75％，Cu 10％，Ni 10％和Al5％，配置金属粉末，粉末颗粒度为3-20微米。
取石蜡80％，聚乙烯10％和硬脂酸10％，按质量比配置得到粘结剂。
向配置好的金属粉末中加入粘结剂，金属粉末与粘结剂的体积比为70:30，均匀密炼后，造粒得到收缩率为1.128的喂料。
取上述喂料，用注射机注入模具，模具温度60℃，料温175℃，注塑压力50MPa，保压时间10s，冷却时间10s，经过填充、保压、冷却后，得到生坯。
将生坯放入正庚烷中，在50℃浸泡20h完成脱脂。
将脱脂后的生坯放入烧结炉，在烧结炉中充入氩气作为保护气，700℃烧结24h，烧结完成后采用急冷方式冷却(冷却速度大于102℃/s)，避免晶粒形成，得到非晶态产品。
实施例4制备非晶态手术夹
采用实施例1制备得到非晶态手术夹夹持体。
将非晶态手术夹夹持体加热至430℃，使非晶态材料软化，用齿形压头挤压非晶态手术夹夹持体的头部，形成整齐、边缘尖锐的齿形，得到具有齿形夹持头的一体式非晶态手术夹夹持体。
本发明设计了独特的金属粉末注塑成型喂料，并通过金属粉末注塑成型工艺得到非晶态产品。非晶态产品由于其自身的性质，具有较高的硬度和方便的精细加工工艺，能够解决结构复杂，特征微小等加工难题，保证产品精度一致。本发明的方法稳定、高效，可以降低生产成本。
本发明在非晶态材料玻璃化转变温度软化时采用模压方式加工夹持头齿形，保证齿形利边和精度，即解决了直接采用金属粉末注塑成型加工齿形时，利角边缘产生0.05-0.15mm圆角，无法满足要求的问题，又解决了材料硬度高，磨削加工困难，成本高的问题。本发明的非晶态手术夹夹持体，材料硬度高(＞500HV)、耐盐雾腐蚀性能好(＞1000小时)，生物相容性好，由于采用一体式设计，还可以避免焊接产生的问题。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属粉末注塑成型的喂料，其特征在于，包括金属粉末和粘结剂，所述金属粉末以质量百分比计，包括Zr 60-75％，Cu 10-15％，Ni 10-15％和Al5-10％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘结剂以质量百分比计，包括石蜡75-80％，聚乙烯10-15％和硬脂酸10-15％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属粉末与所述粘结剂的体积比为70:30。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属粉末的粉末颗粒度为3-20微米。
5.一种金属粉末注塑成型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
取金属粉末和粘结剂，均匀密炼后造粒，得到喂料，其中，所述金属粉末以质量百分比计，包括Zr 60-75％，Cu 10-15％，Ni 10-15％和Al 5-10％；所述粘结剂以质量百分比计，包括石蜡75-80％，聚乙烯10-15％和硬脂酸10-15％；
取所述喂料，用注射机注入模具，通过填充、保压、冷却，得到生坯；
将所述生坯在正庚烷中脱脂；
将脱脂后的所述生坯在氩气保护下烧结，烧结完成后急冷，得到非晶态产品。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述脱脂温度为50℃，脱脂时间15-20h。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述烧结的条件为700℃烧结18-24h。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述急冷的冷却速度大于102℃/s。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述填充、保压、冷却的具体参数为：模具温度40-60℃，料温140-175℃，注塑压力50-160MPa，保压时间2-10s，冷却时间5-10s。
10.一种非晶态手术夹的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
采用如权利要求5-9任一项所述的方法，制备得到非晶态手术夹夹持体；
将所述非晶态手术夹夹持体加热至430℃，用齿形压头挤压所述非晶态手术夹夹持体的头部，形成齿形夹持头。
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