WO2024053005A1 - 固定用内副子の製造方法 - Google Patents

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WO2024053005A1
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internal fixation
plate
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round bar
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Inventor
大雅 佐々木
晃二 久島
Original Assignee
フジオーゼックス株式会社
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/56—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor
    • A61B17/58—Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68—Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
    • A61B17/80—Cortical plates, i.e. bone plates; Instruments for holding or positioning cortical plates, or for compressing bones attached to cortical plates

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an internal fixation splint (plate) used for fixing a fracture site, and in particular, a method for manufacturing an internal fixation splint (plate) that has a complicated shape to match the shape of the epiphysis. Regarding.
  • Non-Patent Document 1 discloses a high-temperature forming technology that does not involve machining, with the aim of suppressing the generation of cutting waste and improving the yield of metal materials. This technology heats a round bar as a metal material to a high temperature in a heating furnace, and then forms the round bar into the shape of an internal fixing splint (plate) through two stages of rough forming and finishing forming using a mold. It is.
  • High-temperature molding significantly improves the yield compared to machining, but internal splints (plates) used for fixation at the epiphysis often have uneven widths, and round bar materials have narrow widths. Many burrs occur in the parts, resulting in poor yield. In order to reduce the occurrence of burrs in the narrow part, it is necessary to change the diameter of the round bar corresponding to the wide part and the narrow part, but this requires cutting out the round bar. It is difficult to improve yield.
  • forward extrusion forging is known as a method for changing the diameters of the wide and narrow parts of the internal fixing splint (plate) without machining the round bar.
  • forward extrusion forging has a problem in that it is difficult to achieve the equiaxed structure required by ISO 20160 because the crystal grains extend in the extrusion direction.
  • the present invention proposes a method for manufacturing an internal fixation splint (plate) that uses forward extrusion forging and can achieve the equiaxed structure required by ISO20160.
  • the method for manufacturing an internal fixation splint (plate) of the present invention is to heat a round bar metal material and then use a forward extrusion device to form a head part with a large diameter and a diameter part that is integrally formed with the head part. forming a billet consisting of a small shaft portion, heating the billet, and die-forging it using a die to form a die-forged product close to the shape of a plate-shaped internal fixing splint (plate) as a final product;
  • This is a method for manufacturing an internal fixation splint (plate), characterized in that the die forged product is annealed.
  • a billet in which crystal grains elongated in the extrusion direction are formed in a forward extrusion device is forged by die forging using a die, and the elongated crystal grains are formed in a forward extrusion device.
  • the present invention further reduces the strain caused by elongating the crystal grains by forward extrusion.
  • crystal grains can be refined more effectively. In this way, the equiaxed structure required by ISO20160 can be achieved.
  • the billet is subjected to die forging using a die once or twice or more.
  • the process can be simplified by manufacturing a product in a desired shape with one die forging. Furthermore, by performing die forging in multiple steps, products with complex shapes can be manufactured by die forging.
  • the head of the billet corresponds to the wide part of the internal fixation splint (plate) as a product
  • the shaft part of the billet is It is characterized in that it corresponds to the narrow part of the internal fixing splint (plate).
  • the material yield can be improved.
  • the metal material of the round bar is pure titanium or a titanium alloy.
  • the metal material of the round bar is a cobalt-chromium-molybdenum alloy.
  • the metal material of the round bar is austenitic stainless steel.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a forward extrusion device used for forward extrusion in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is a front view of a die used for die forging in FIG. 1.
  • FIG. These are photographs A1-A6 of the equiaxed structure required by ISO20160.
  • These are photographs A7-A12 of the equiaxed structure required by ISO20160.
  • It is a photograph of the metal structure after forward extrusion, after die forging, and after annealing.
  • FIG. 1 shows a process diagram of a method for manufacturing an internal fixation splint (plate) 100 of the present invention.
  • This process includes Step 1: Material cleaning, Step 2: Material heating, Step 3: Forward extrusion, Step 4: Billet heating, Step 5: Die forging, Step 6: Annealing, Step 7: Deburring, and Step 8: Cutting. Consists of processing.
  • the material 10 used in step 1 is a metal round bar, and specifically, , Ti-6Al-4V ELI titanium alloy, cobalt-chromium-molybdenum alloy, austenitic stainless steel, etc. round bars.
  • impurities and fats and oils adhering to the material 10 are removed.
  • the target is mineral oil-based fats and oils
  • a semi-aqueous detergent that is a combination of water and a petroleum solvent containing a surfactant is generally used.
  • a round bar as material 10 is heated to a temperature below the ⁇ transformation point. It is preferable to allow enough time to reach a uniform temperature all the way to the center of the round bar.
  • step 3 For forward extrusion in step 3, a round bar (material) 10 heated to a temperature below the ⁇ transformation point is loaded into a cylindrical die 25 (see FIG. 2) using a forward extrusion device 20, and a punch 21 (see FIG. In this step, a billet 30 having a shape suitable for die forging is manufactured by extruding it forward using a method (see ). Step 3 will be further explained using FIG. 2.
  • FIG. 2(a) shows a round bar as the material 10
  • FIGS. 2(b) and 2(c) show a forward extrusion device 20
  • FIG. 2(d) shows a billet 30 manufactured by forward extrusion.
  • the size of the round bar as the material 10 is, for example, 19.2 mm in outer diameter and 48 mm in length.
  • a size 30 billet produced by forward extrusion has a head with a large diameter of 20 mm, a shaft with a small diameter with an external diameter of 11.5 mm, and a total length of 110 mm. ing.
  • FIG. 2(b) is a schematic diagram of the forward extrusion device 20 loaded with the material 10.
  • the loaded material 10 is molded into the shape of the die 25.
  • a punch 21 is held by a punch guide 23 built into a punch case 22.
  • the die 25 is assembled in a die case 28, and the lower part thereof is blocked by a packing block 29.
  • FIG. 2(c) shows the forward extrusion device in a state where the material 10 is extruded forward by the punch 21 and a billet 30 is formed.
  • FIG. 2(d) shows a billet 30 formed by the forward extrusion device. This billet 30 is heated in step 4 of FIG. 1 to a temperature below the ⁇ transformation point as in step 2, and then used for die forging in step 5 using a mold 40.
  • FIG. 3 shows a front view of the die 40 used for die forging in step 5 of FIG. 1.
  • the molds 40 are arranged in an upper and lower pair, and are each attached to a press machine 50.
  • the billet 30 is mounted between the upper and lower pairs of molds, and the billet 30 is deformed into the shape of the mold by the pressing force of the press 50.
  • the die set upper die 41 of the mold 40 is attached to the slide 51 of the press 50, and the die set upper die 41 moves up and down together with the punch plate 43 and punch 42 as the press 50 moves up and down. do.
  • the die set lower mold 46 of the mold 40 is fixed to the bolster 52 of the press machine 50, and the die set lower mold 46 receives the pressing force of the press machine 50 through the punch 42 together with the die plate 45 and the die 44. It has become.
  • the mold 40 has a burr relief part 47 formed between the upper and lower pairs of the mold 40 in order to release burrs generated when the billet 30 is deformed.
  • the gap between the burr release portions 47 varies depending on the extent to which the billet 30 is deformed, but is usually adjusted within a range of 1 to 3 mm.
  • a die forged product 60 formed by die forging has a burr 61 formed over its entire circumference.
  • annealing is performed in step 6, and deburring is performed in step 7.
  • annealing in the case of Ti-6Al-4V ELI titanium alloy, it is possible to return to the uniform ⁇ - ⁇ two-phase metal structure that Material 10 had, and at the same time, it is possible to reduce the hardness of the metal structure increased by die forging. be able to. Therefore, the tool life can be improved in the deburring process 7 in which the burr 61, which is an unnecessary protrusion, is removed by machining.
  • Annealing is performed at 700 to 750°C for 1 to 4 hours.
  • the die forged product 60 becomes an intermediate product 70 before cutting. Note that after deburring in step 6, annealing may be performed in step 7.
  • step 8 which is the last process, is performed on the pre-cutting intermediate product 70.
  • two processes are performed: surface processing and hole processing.
  • Surface processing is an operation for removing scale generated on the surface of the pre-cutting intermediate product 70 by forward extrusion and die forging, and processing it into target dimensions as a product.
  • Hole machining is an operation of cutting a screw hole for inserting a fixing screw to fasten the plate 100 as a product to a bone.
  • a machining center is used for the cutting process in step 8.
  • a machining center is an NC milling machine with an automatic tool change function.
  • a large number of cutting tools are stored in the tool magazine, and the machine automatically changes tools based on computer numerical control commands, allowing it to continuously perform various types of processing such as milling, boring, drilling, and tapping. It can be carried out.
  • the cutting process completes the plate 100 as a final product. Note that surface treatment (sterilization treatment) may be performed after cutting.
  • the manufacturing method of the internal fixation splint (plate) 100 of the present invention forward extrusion forging that does not require cutting is adopted in the process of manufacturing a billet from the round bar of the material 10, which eliminates the drawbacks of forward extrusion forging.
  • die forging after forward extrusion forging increases the strain caused by forward extrusion forging, and annealing is performed from that state. This makes it possible to effectively refine crystal grains.
  • the yield of the material 10 can be further improved, and the equiaxed structure required by ISO 20160 can be achieved. can.
  • the die forging in step 5 is performed once, but the die forging may be performed two or more times. In this case, heating in step 4 and die forging in step 5 are repeated two or more times. It is possible to form up to 70 pre-cutting intermediate products with one die forging, but by performing die forging multiple times, products with complex shapes can be manufactured by die forging. .
  • FIGS. 4A and 4B show photographs of the microstructure of an ISO 20160 international standard surgical implant-metallic material-alpha+beta titanium alloy bar.
  • the ⁇ + ⁇ type two-layer structure constitutes an equiaxed structure.
  • FIG. 5 is a photograph of the microstructure after processing in each step of the method for manufacturing the internal fixation splint (plate) 100 of the present invention. This photograph shows the microstructure at the center of a vertical section of the material 10 in the stretching direction, as shown on the left side of FIG.
  • FIG. 5(a) is a photograph of the metal structure after forward extrusion
  • FIG. 5(b) is after die forging
  • FIG. 5(c) is a photograph of the metal structure after annealing.
  • FIG. 5(a) shows that the microstructure is stretched in the extrusion direction due to forward extrusion.
  • the photograph on the right side of FIG. 5(a) is a microstructure at a magnification of 2000 times
  • the photograph on the left side is a microstructure at a magnification of 200 times.
  • This 200x is the same magnification as the ISO20160 international standard photographs in FIGS. 4A and 4B.
  • FIG. 5(b) shows that the strain of the microstructure extending in the extrusion direction increases due to die forging.
  • FIG. 5(c) clearly shows that the increased strain in the microstructure disappears due to annealing, the crystal grains become finer, and an equiaxed structure is formed.
  • the photograph on the left side of FIG. 5(c) shows a structure equivalent to the equiaxed structure A1 to A2 in FIG. 4A.
  • the manufacturing method of the internal fixation splint (plate) 100 mainly using Ti-6Al-4V ELI titanium alloy as the material has been described, but the internal fixation splint (plate) of the present application
  • the manufacturing method of forward extrusion followed by die forging can be applied to other materials other than Ti-6Al-4V ELI titanium alloy that can be used as internal splints (plates) for fixation. .
  • pure titanium CP-Ti
  • titanium alloys Ti-6Al-4V, Ti-6Al-2Nb-1Ta, Ti-15Zr-4Nb-4Ta, Ti-6Al-7Nb, Ti-3Al-2.5V, Ti
  • -13Nb-13Zr cobalt-chromium-molybdenum alloy, cobalt-chromium-tungsten-nickel alloy, austenitic stainless steel, austenitic low nickel stainless steel, etc.

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Abstract

丸棒の金属材料を、加熱後、前方押出装置により、径が大きい頭部と前記頭部と一体に形成される径が小さい軸部とから成るビレットを形成し、前記ビレットを加熱後、金型を用いた型鍛造により最終製品としてのプレート状の固定用内副子（プレート）の形状に近い型鍛造品とし、前記型鍛造品に焼鈍を施すことを特徴とする固定用内副子の製造方法。

Description

固定用内副子の製造方法
　本発明は、骨折部位を固定するのに用いる固定用内副子（プレート）の製造方法に関し、特に、骨端形状に合わせ複雑な形状をしている固定用内副子（プレート）の製造方法に関する。
　日本をはじめ、世界の多くの国が直面している高齢化の進展に伴い、高齢者の転倒等による骨折事故に用いる固定用内副子（プレート）の需要が高まっている。ここで、骨端部位に用いる固定用内副子（プレート）は、形状が複雑であり、かつ薄肉であるため、材料としての金属ブロックより、削り出しによって製造されていた。この際、大量の切削屑が発生し、歩留まりが低いということが問題となっていた。
　そのため、非特許文献１は、切削屑の発生を抑制し、金属材料の歩留まりを改善することを目的として、削り出しを行わない高温成形加工技術を開示している。この技術は、金属材料としての丸棒を加熱炉で高温に熱し、金型を用いる荒成形および仕上成形の２段階の鍛造によって丸棒を固定用内副子（プレート）の形状に成形するものである。
　高温成形加工は、削り出しに比べて格段に歩留まりを改善しているが、骨端部位に用いる固定用内副子（プレート）は、幅が均一でない場合が多く、丸棒の材料では細幅部にバリが多く発生し、歩留まりが悪くなる。細幅部のバリの発生を削減するには、太幅部と細幅部に相当する丸棒の径を変える必要があるが、このためには丸棒の削り出しが必要になってしまい、歩留まりを改善することは困難である。
平成３０年度　戦略的基盤技術高度化・連携支援事業　戦略的基盤技術高度化支援事業　「骨端用プレートの高品質・低コスト成形加工技術の開発」　研究開発成果等報告書　令和元年５月　担当局 関東経済産業局　補助事業者　一般財団法人ふじのくに医療城下町推進機構https://www.chusho.meti.go.jp/keiei/sapoin/portal/seika/2016/2831803029h.pdf
　一方、丸棒の削り出しを行わずに固定用内副子（プレート）の太幅部と細幅部の丸棒の径を変える方法として、前方押出鍛造が知られている。しかし、前方押出鍛造では、押出し方向に結晶粒が伸張するためＩＳＯ２０１６０で要求されている等軸状組織の達成が困難であるという問題がある。
　そこで、本発明は、前方押出鍛造を用い、かつ、ＩＳＯ２０１６０で要求されている等軸状組織を達成することができる固定用内副子（プレート）の製造方法を提案する。
　本発明によると、上記課題は、次のようにして解決される。
（１）本発明の固定用内副子（プレート）の製造方法は、丸棒の金属材料を、加熱後、前方押出装置により、径が大きい頭部と前記頭部と一体に形成される径が小さい軸部とから成るビレットを形成し、前記ビレットを加熱後、金型を用いた型鍛造により最終製品としてのプレート状の固定用内副子（プレート）の形状に近い型鍛造品とし、前記型鍛造品に焼鈍を施すことを特徴とする固定用内副子（プレート）の製造方法である。
　本発明による固定用内副子（プレート）の製造方法を用いることによって、前方押出装置で押出し方向に伸張した結晶粒が形成されたビレットを、金型を用いた型鍛造により、伸張した結晶粒のひずみが増大した型鍛造品となり、この型鍛造品に焼鈍を施すことによって、前記ひずみが解放され、結晶粒を微細化することができる。
　一般に、焼鈍によって、内部のひずみを解放し、粗大化した結晶粒を標準組織に回復させることができるが、本発明は、前方押出により結晶粒を伸長させることにより生じたひずみに、さらに、型鍛造により、ひずみを増大させ、その状態から焼鈍を行うことで、より効果的に結晶粒を微細化するものである。こうして、ＩＳＯ２０１６０で要求されている等軸状組織を達成することができる。
（２）上記（１）項において、前記ビレットに金型を用いた型鍛造を1回または２回以上施すことを特徴とする。
　１回の型鍛造で所望の形状の製品を製作することにより工程を簡略化することができる。さらに、型鍛造を複数回に分けて行うことにより、複雑な形状の製品を型鍛造により製作することができる。
（３）上記（１）または（２）項において、前記ビレットの前記頭部が、製品としての前記固定用内副子（プレート）の太幅部に対応し、前記ビレットの前記軸部が、前記固定用内副子（プレート）の細幅部に対応することを特徴とする。
　ビレットの形状を製品としての固定用内副子（プレート）の形状に対応させることで、材料の歩留まりを改善することができる。
（４）上記（１）または（２）項において、前記丸棒の金属材料は、純チタンまたはチタン合金であることを特徴とする。
（５）上記（１）または（２）項において、前記丸棒の金属材料は、コバルト－クロム－モリブデン合金であることを特徴とする。
（６）上記（１）または（２）項において、前記丸棒の金属材料は、オーステナイト系ステンレスであることを特徴とする。
本発明の固定用内副子（プレート）の製造方法の工程図である。 図１の前方押出しに用いる前方押出装置の概略図である。 図１の型鍛造に用いる金型の正面図である。 ＩＳＯ２０１６０で要求される等軸状組織の写真Ａ１－Ａ６である。 ＩＳＯ２０１６０で要求される等軸状組織の写真Ａ７－Ａ１２である。 前方押出し後、型鍛造後、および焼鈍後の金属組織の写真である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図において、同様の部分には、同一符号を付している。
　図１は、本発明の固定用内副子（プレート）１００の製造方法の工程図を示している。この工程は、工程１：材料洗浄、工程２：材料加熱、工程３：前方押出、工程４：ビレット加熱、工程５：型鍛造、工程６：焼鈍、工程７：バリ取り、および工程８：切削加工から構成されている。
　本発明の固定用内副子（プレート）１００（以下、適宜、単に「プレート１００」と称する。）の製造方法において、工程１で用いる材料１０は、金属の丸棒であり、具体的には、Ti-6Al-4V ELIチタン合金、コバルト－クロム－モリブデン合金、オーステナイト系ステンレス等の丸棒である。工程１では、材料１０に付着している不純物および油脂類を除去する。具体的には、鉱物油系の油脂類が対象となるので、界面活性剤が配合されている石油溶剤と水とを組合せたタイプの準水系洗浄剤が一般的に使用される。
　工程２の加熱は、Ti-6Al-4V ELIチタン合金を例にとると、材料１０としての丸棒をβ変態点以下の温度に加熱する。丸棒の中心まで均一な温度になるように十分に時間を取ることが好ましい。
　工程３の前方押出しは、前方押出装置２０を用いて、β変態点以下の温度に加熱した丸棒（材料）１０を円筒状のダイ２５（図２参照）に装填し、パンチ２１（図２参照）により前方に押出して型鍛造に適した形状のビレット３０を製造する工程である。図２を用いてさらに工程３を説明する。
　図２（ａ）は材料１０としての丸棒、図２（ｂ）および図２（ｃ）は前方押出装置２０、図２（ｄ）は前方押出しで製造されたビレット３０を示している。材料１０としての丸棒のサイズは、例えば外形１９．２ｍｍ、長さ４８ｍｍとしている。前方押出しで製造されたビレット３０サイズは、図２（ａ）に示す材料を使用した場合は、径が大きい頭部が外形２０ｍｍ、径が小さい軸部が外形１１．５ｍｍ、全長が１１０ｍｍとなっている。
　図２（ｂ）は、材料１０を装填した状態の前方押出装置２０の概略図である。シム２４を介してパンチ２１に「前方」へ押し出す力を加えることで、装填した材料１０をダイ２５の形状にあわせて成形するものである。この前方押出装置２０は、パンチケース２２に組み込まれたパンチガイド２３によってパンチ２１が保持されている。また、ダイ２５は、ダイケース２８に組み込まれており、その下部は、パッキングブロック２９によってブロックされている。
　図２（ｃ）は、材料１０がパンチ２１によって前方に押し出されて、ビレット３０が形成された状態の前方押出装置を示している。このように前方押出を採用することにより、径が大きい頭部３０ａと径が小さい軸部３０ｂとを一体に形成したビレット３０を成型することができ、削り出しによる材料のロスを削減することができる。
　図２（ｄ）は、前方押出装置によって成形されたビレット３０を示している。このビレット３０は、図１の工程４において、工程２と同様にβ変態点以下の温度に加熱された後、工程５の金型４０を用いる型鍛造に用いられる。
　図３は、図１の工程５の型鍛造に使用される金型４０の正面図を示している。金型４０は、上下で対となっており、それぞれプレス機５０に取り付けられている。この金型の上下の対の間にビレット３０を装着して、プレス機５０の押圧力により、ビレット３０を金型の形に変形させる。
　図３において、プレス機５０のスライド５１に金型４０のダイセット上型４１が取り付けられ、ダイセット上型４１は、パンチプレート４３およびパンチ４２と共にプレス機５０の上下方向の動きと共に上下に動作する。一方、プレス機５０のボルスタ５２に金型４０のダイセット下型４６が固定され、ダイセット下型４６は、ダイプレート４５およびダイ４４と共にパンチ４２を介してプレス機５０の押圧力を受けるようになっている。
　なお、金型４０は、ビレット３０を変形させる際に発生するバリを逃がすため、金型４０の上下の対の間にバリ逃がし部４７を形成している。このバリ逃がし部４７の隙間は、ビレット３０を変形させる程度によって異なるが、通常１～３ｍｍの範囲で調整されている。図１の工程５に示すように、型鍛造によって形成された型鍛造品６０はその全周に亘ってバリ６１が形成されている。
　本発明では、工程６で焼鈍を行い、工程７でバリ取りを行う。焼鈍により、Ti-6Al-4V ELIチタン合金の場合は、材料１０が有していた均一なα－βの２相金属組織に戻すことができると共に、型鍛造により上昇した金属組織の硬度を下げることができる。そのため、不要な突起であるバリ６１を機械加工により切除する工程７のバリ取りにおいて、工具寿命を改善することができる。焼鈍は、７００～７５０℃で1～４ｈ行う。工程７のバリ取りにより、型鍛造品６０は、切削加工前中間品７０となる。
　なお、工程６でバリ取りを行った後で、工程７で焼鈍を行ってもよい。
　切削加工前中間品７０に対して、最後の工程である工程８の切削加工が行われる。切削加工では、表面加工と穴加工の２つの加工が行われる。表面加工は、前方押出および型鍛造によって切削加工前中間品７０の表面に生じたスケールを除去し、製品としての目標寸法に加工する操作である。穴加工は、製品としてのプレート１００を骨に締結する固定用スクリュー挿入用のネジ穴を切削する操作である。
　工程８の切削加工には、マシニングセンターが用いられる。マシニングセンターとは自動工具交換機能を有したＮＣフライス盤のことである。工具マガジンに多数の切削工具が格納されており、コンピュータ数値制御の指令によって機械が自動的に工具を交換することにより、フライス削りや中ぐり、穴あけ、ネジ立てなどの様々な加工を連続して行うことができる。切削加工により、最終製品としてのプレート１００が完成する。
　なお、切削加工後に表面処理（滅菌処理）を行ってもよい。
　本発明の固定用内副子（プレート）１００の製造方法により、材料１０の丸棒からビレットを製造する工程で、切削を不要とする前方押出鍛造を採用し、前方押出鍛造の欠点であった押出し方向に結晶粒が伸張してしまうという問題点を逆に利用して、前方押出鍛造後の型鍛造により、前方押出鍛造により生じたひずみを増大させ、その状態から焼鈍を行うことで、より効果的に結晶粒を微細化することを可能にするものである。このように本発明の固定用内副子（プレート）１００の製造方法を用いることにより、材料１０の歩留まりをさらに改善することができ、ＩＳＯ２０１６０で要求されている等軸状組織を達成することができる。
　なお、図１の工程図では、工程５の型鍛造は、１回行うようになっているが、２回以上の型鍛造を行ってもよい。この場合、工程４の加熱、工程５の型鍛造を２回以上繰り返すことになる。１回の型鍛造で中間製品である切削加工前中間品７０まで成形することは可能であるが、複数回の型鍛造を行うことで、複雑な形状の製品を型鍛造により製作することができる。
　図４Ａおよび図４Ｂは、ＩＳＯ２０１６０国際規格　手術用インプラント－金属材料－アルファ＋ベータチタン合金バーの微細構造の写真を示している。例えば、図４ＡのＡ２の写真では、α＋β型の２層組織が等軸状組織を構成している。
　図５は、本発明の固定用内副子（プレート）１００の製造方法による各工程で処理後のミクロ組織の写真である。この写真は、図５の左側に示しているように、材料１０の伸展方向における垂直断面の中心部のミクロ組織である。図５（ａ）は前方押出し後、図５（ｂ）は型鍛造後、図５（ｃ）は焼鈍後の金属組織の写真である。
　図５（ａ）では、前方押出しによりミクロ組織が押出方向に伸張していることを示している。なお、図５（ａ）の右側の写真は、倍率が２０００倍のミクロ組織であり、左側の写真は、倍率が２００倍のミクロ組織である。この２００倍は、図４Ａおよび図４ＢのＩＳＯ２０１６０国際規格の写真と同じ倍率である。図５（ｂ）では、型鍛造により、押出方向に伸張したミクロ組織のひずみが増大していることを示している。図５（ｃ）では、焼鈍により、増大したミクロ組織のひずみが消滅し、結晶粒が微細化し、等軸状組織を形成していることを明確に示している。図５（ｃ）の左側の写真は、図４ＡのＡ１～Ａ２の等軸状組織と同等な組織となっている。
　なお、本実施形態では、主に材質としてTi-6Al-4V ELIチタン合金を使用した固定用内副子（プレート）１００の製造方法について述べてきたが、本願の固定用内副子（プレート）の製造方法、すなわち、前方押出しの後に型鍛造を行う方法は、Ti-6Al-4V ELIチタン合金以外でも固定用内副子（プレート）として使用することができる他の材質に適用することができる。例えば、純チタン（CP-Ti）、チタン合金であるTi-6Al-4V、Ti-6Al-2Nb-1Ta、Ti-15Zr-4Nb-4Ta、Ti-6Al-7Nb、Ti-3Al-2.5V、Ti-13Nb-13Zr、コバルト－クロム－モリブデン合金、コバルト－クロム－タングステン－ニッケル合金、オーステナイト系ステンレス、オーステナイト系低ニッケルステンレスなどにも同様の製造方法を適用することができる。
１０　　材料
２０　　前方押出装置
２１　　パンチ
２２　　パンチケース
２３　　パンチガイド
２４　　シム
２５　　ダイ
２８　　ダイケース
２９　　バッキングブロック
３０　　ビレット
３０ａ　頭部
３０ｂ　軸部
４０　　金型
４１　　ダイセット上型
４２　　パンチ
４３　　パンチプレート
４４　　ダイ
４５　　ダイプレート
４６　　ダイセット下型
５０　　プレス機
５１　　スライド
５２　　ボルスタ
６０　　型鍛造品
６１　　バリ
７０　　切削加工前中間品
１００　固定用内副子（プレート）

Claims (6)

  1. 　丸棒の金属材料を、加熱後、前方押出装置により、径が大きい頭部と前記頭部と一体に形成される径が小さい軸部とから成るビレットを形成し、前記ビレットを加熱後、金型を用いた型鍛造により最終製品としてのプレート状の固定用内副子（プレート）の形状に近い型鍛造品とし、前記型鍛造品に焼鈍を施すことを特徴とする固定用内副子の製造方法。
  2. 　前記ビレットに金型を用いた型鍛造を1回または２回以上施すことを特徴とする請求項１または２に記載の固定用内副子の製造方法。
  3. 　前記ビレットの前記頭部が、最終製品としての前記固定用内副子（プレート）の太幅部に対応し、前記ビレットの前記軸部が、前記固定用内副子（プレート）の細幅部に対応することを特徴とする請求項１または２に記載の固定用内副子の製造方法。
  4. 　前記丸棒の金属材料は、純チタンまたはチタン合金であることを特徴とする請求項１または２に記載の固定用内副子の製造方法。
  5. 　前記丸棒の金属材料は、コバルト－クロム－モリブデン合金であることを特徴とする請求項１または２に記載の固定用内副子の製造方法。
  6. 　前記丸棒の金属材料は、オーステナイト系ステンレスであることを特徴とする請求項１または２に記載の固定用内副子の製造方法。
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JP2019166014A (ja) * 2018-03-23 2019-10-03 一良 山口 医療用インプラントに使用するマグネシウム合金材料及びマグネシウム合金材料の製造方法

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