[发明专利]钴铬钼合金植入物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钴铬钼合金植入物及其制备方法。本发明所述钴铬钼合金植入物按质量百分比计，包括如下原料：铬26.3~27.7%，硅0.12~0.26%，锰0.75~0.83%，氮0.13~0.17%，碳0.21~0.25%，钼5.5~5.7%，镍≤0.3%，铁≤0.4%，余量为钴。本发明通过对钴铬钼合金组分的限定及工艺过程的控制，制备的钴铬钼合金植入物中碳化物尺寸细化至30微米以下，提高了钴铬钼合金的力学性能和机加工性能。

技术领域

本发明属于人工关节植入物材料技术领域，尤其涉及一种钴铬钼合金植入物及其制备方法。

背景技术

随着我国老龄化趋势的加重，人工关节置换，已经成为改善关节病患的最有效措施。其中钴铬钼合金（CoCrMo合金），因其与不锈钢相比，具有优良的生物兼容性及耐腐蚀性，在髋关节及膝关节植入物上有非常广泛的运用。按照“YY 0117.3-2005 外科植入物骨关节假体锻、铸件钴铬钼合金铸件”中关于母合金成分的要求，规范中对母合金成分要求宽泛，且约束的元素种类较少，实验证明，钴铬钼合金成分即使完全按照上述规范要求，其性能也不一定能满足规范要求，因此很多铸造厂并没有对合金中关键元素和含量做出识别和控制。另外，钴铬钼合金的强化机理主要是依赖合金自身的固溶强化和碳化物形成的第二相强化，尤其是碳化物形成的第二相强化是钴铬钼合金的主要强化来源，但碳化物形成的第二相强化的能力与碳化物尺寸有很大的关联性，当碳化物尺寸大于100μm，抗拉强度约在800MPa，延伸率小于9%。国内大部分铸造厂，并没有认识到碳化物尺寸对性能、机加及抛光的影响，只遵循传统工艺，通过熔模铸造工艺（低温浇注，快冷等）来优化性能，这种做法往往事倍功半，而碳化物尺寸过大在抛光后会导致碳化物的脱落，从而影响产品的表面，而目前并没有对关于碳化物尺寸控制的研究。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明的第一个目的是提供了一种钴铬钼合金植入物。本发明的第二个目的是提供一种钴铬钼合金植入物的制备方法。本发明的第三个目的是提供一种控制钴铬钼合金植入物中碳化物大小的方法。本发明通过对钴铬钼合金组分的限定及工艺过程的控制，制备的钴铬钼合金植入物中碳化物尺寸细化至30微米以下，提高了钴铬钼合金的力学性能和机加工性能，抛光后没有碳化物脱落。

为了实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案为：一种钴铬钼合金植入物，按质量百分比计，所述钴铬钼合金植入物包括如下原料：铬26.3~27.7%，硅0.12~0.26%，锰0.75~0.83%，氮0.13~0.17%，碳0.21~0.25%，钼5.5~5.7%，镍≤0.3%，铁≤0.4%，余量为钴。

本发明的一个实施例中，按质量百分比计，所述钴铬钼合金植入物包括如下原料：铬26.7%，硅0.2%，锰0.81%，氮0.15%，碳0.23%，钼5.5%，镍≤0.1%，铁≤0.1%，余量为钴。

所述铬元素使钴铬钼合金有较强的抗氧化和耐腐蚀能力，另外也是主要的碳化物形成元素，其含量过低会导致钴铬钼合金抗氧化和腐蚀能力降低，含量过高会导致有过量的碳化形成，导致碳化物尺寸过大，当铬含量控制在26.3~27.7%时，钴铬钼合金在不影响抗氧化和腐蚀能力下，碳化物尺寸最小。

所述氮元素在其它高温合金中属于有害元素，但是在钴铬钼合金中氮元素属于关键元素，氮含量在0.13~0.17%时，其含量越高，碳化物固溶温度越高，即合金凝固过程中碳化物析出越早，长大时间越长，尺寸越大。因此氮含量在0.13~0.17%时，碳化物达到细小状态。