[发明专利]一种骨科植入连接棒的制造方法

说明书

本发明涉及一种骨科植入连接棒的制造方法，包括的钛合金连接棒为钛合金TC4连接棒或钛合金TC20连接棒，其制备的具体步骤是：熔炼、等温锻造、三次控温热轧制、中速冷拉拔、阶梯式完全双重退火、低速二次冷拉拔、去应力退火以及外圆磨光。本发明制备方法更加合理，大大提升制备的钛合金连接棒的强度，以及延展性。

技术领域

本发明涉及一种连接棒的制造方法，具体涉及一种骨科植入钛合金连接棒的制造方法。

背景技术

目前脊柱内固定产品(包括脊柱钉和脊柱连接棒)和创伤内固定产品(包括髓内钉和金属接骨螺钉)使用钛合金棒进行加工制造。采用的钛合金棒材(包括Ti6Al4V(TC4)合金、Ti6Al7Nb(TC20)合金)是坯料经过热轧、冷拉拔、退火热处理工艺制作而成。通过该类工艺获得的材料抗拉强度通常不超过1100MPa，断后延伸率大于15％。且这该类工艺制造的产品在使用过程中存在着以下问题：

材料强度不够。例如：脊柱连接棒用于脊柱后路椎弓根钉棒系统中的固定，主要负责连接各椎弓根钉，承受抗拉、抗弯曲力的作用。当前工艺生产的脊柱连接棒，抗拉强度只有1100MPa，抗拉强度不足以承受人体脊柱的力量，尤其是不足以对抗脊柱畸形矫正手术中畸形软组织的拉力。

目前传统工艺中供货商为了提高生产效率，降低生产成本，都采用较高的坯料冷拉拔的速度，这会导致材料在拉伸过程中晶粒度粗大，不均匀，而且还要造成材料表面会出现不同程度的微裂纹由于微裂纹的不可检测性以及钛合金对裂纹的敏感性，会导致接骨螺钉断裂扭转角偏小，断裂扭矩不合格，脊柱连接棒容易断裂或者连接棒的疲劳特性不良等问题。

钛合金国标只要求抗拉强度大于等于930MPa，因此在拉拔过后的退火处理工艺参数不严格，经过退火处理后产品的抗拉强度刚刚符合国标要求，由于退火参数的不稳定，产品晶粒度粗大，等级偏低，影响材料受力后的疲劳强度。

为了改进原材料强度、疲劳性能不足等上述问题，目前业内通用的方法是采用更高强度的材料，如脊柱连接棒使用钴铬钼合金棒等。但是钴铬钼合金材料存在着价格昂贵，材料加工困难等问题。

发明内容

本发明的目的是：提供一种制备方法更加合理，大大提升制备的钛合金连接棒的强度，以及延展性的骨科植入连接棒的制造方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种骨科植入连接棒的制造方法，其制造的具体步骤是：

步骤a，熔炼：将钛合金的各种原材料按照质量百分比配制，然后放入电炉中进行熔炼成钛合金铸锭；

步骤b，等温锻造：将步骤a得到的钛合金铸锭加热至880℃～920℃，且锻造模具也加热至850℃～950℃，钛合金铸锭在≥700℃温度下开坯锻造，开坯直径从φ300mm—φ150mm；

步骤c，三次控温热轧制：将步骤b得到的钛合金坯料再次加热至880℃～920℃后进行控温热轧制，轧制完成后的钛合金坯料温度不低于700℃，重复该步骤三次，热轧直径从φ10mm—φ25mm；

步骤d，中速冷拉拔：将步骤c轧制后的圆棒粗坯料冷却至5℃～30℃，然后利用拉拔机对圆棒粗坯料进行冷拉拔，拉拔速度控制在1～2m/min，拉拔次数为3～5次，每次的变形量控制在5％～13％，中速冷拉拔直径从φ8mm—φ16mm；

步骤e，阶梯式完全双重退火：将步骤d冷拉拔后得到的棒材放入真空炉中退火，真空炉中的温度为750℃～850℃，保温1.5～2.5小时，然后再将棒材转移至温度为550℃～650℃的炉中保温2～2.5小时，再对棒材进行空冷；

步骤f，低速二次冷拉拔：对步骤e退火后得到的棒材进行二次冷拉拔，拉拔速度为0.5～1m/min，拉拔次数为1次，变形量为3％～5％；低速冷拉拔直径从φ7mm—φ15mm；

步骤g，去应力退火：将步骤f得到的棒材放入温度为550℃～650℃的炉中保温2～2.5小时，随炉冷却；