專利名稱：易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法
技術領域：
本發明涉及一種NiTi合金骨科固定器的制造方法，具體涉及一種易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法。
背景技術：
NiTi合金得以在生物醫學領域中廣泛應用，不僅在于其單純的生物相容性，更重要的是在于它能夠容感知和驅動于一體。目前的NiTi合金骨科固定器的工作原理多利用形狀記憶效應，在低溫馬氏體狀態時，NiTi合金骨科固定器質地較軟，可隨意改變其形狀，變形后置入人體內處于37℃左右的環境中，NiTi合金骨科固定器會自動迅速恢復到原來未變形時(即加工定型后)的形狀，并立即變得堅硬，從而完成對骨骼的固定或矯正治療，而且該NiTi合金骨科固定器不會因骨質愈合及人體運動而造成松動；同時還可大大縮短骨折或骨矯形的愈合周期。但是，NiTi合金骨科固定器在人體內若長時間放置會對人體產生一些不良影響，所以在治療結束后需要把NiTi合金骨科固定器移出人體外。由于目前使用的NiTi合金骨科固定器只具有單程形狀記憶效應，NiTi合金骨科固定器在人體內冷卻到馬氏體溫度以后，不會回復到易于取出的形狀，使得NiTi合金骨科固定器的取出異常困難，取出時給患者帶來很大痛苦，例如專利公開號為CN86103727A的醫用高強度合金矯形棒，專利號為ZL 91232887.8的形狀記憶合金框架式管狀骨內固定器和專利號為ZL 90211525.1的醫用形狀記憶合金內固定釘等都只具有單程形狀記憶效應，不能滿足NiTi合金骨科固定器取出時的要求。
發明內容
本發明的目的是為解決目前所使用的NiTi合金骨科固定器由于只具有單程形狀記憶效應，在使用中存在NiTi合金骨科固定器植入人體內冷卻到馬氏體溫度以后，不會回復到易于取出的形狀，使得NiTi合金骨科固定器的取出異常困難，給患者帶來很大痛苦的問題而提出一種易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法。它由以下步驟完成a、預處理步驟采用水冷銅坩堝真空感應爐熔煉法，以純度為99.7％的海綿鈦和純度為99.9％的電解鎳板為原料，在真空條件下進行熔煉，制成原子比為Ni∶Ti＝0.92∶1～1.08∶1的NiTi合金鑄錠，NiTi合金鑄錠中的雜質原子百分含量為H≤0.003％、C≤0.050％、O≤0.050％，NiTi合金鑄錠經退火處理，退火溫度為850±10℃，處理時間為12h，再在750～900℃溫度范圍內進行鍛造，在溫度為800～850℃之間進行每道次變形量為0.25的軋制處理，最后再進行退火處理，退火溫度為700±10℃，退火時間為15min，獲得厚度為3～5mm的NiTi合金板材或型材；b、淬火處理將a步驟獲得的原子比為Ni∶Ti＝0.92∶1～1.08∶1的NiTi合金材料進行淬火處理，淬火溫度為780～830℃，使NiTi合金材料中的馬氏體轉變為奧氏體的終了溫度Af低于30℃；c、熱機械處理在室溫條件下對NiTi合金材料進行低溫熱機械處理，NiTi合金材料每道次變形的應變量在0.20～0.30之間，每次變形方向相同，中間退火溫度為680～730℃，退火時間為15～20min；d、雙程形狀記憶處理將經c步驟處理過的NiTi合金材料在430±10℃范圍內進行動態時效熱機械循環處理，使NiTi合金材料的完全應變值在0.06～0.09之間，時效處理時間為10～60min，時效處理循環次數為4～6次，獲得雙程形狀記憶值在0.005～0.05之間；e、切割成型將經d步驟處理過的NiTi合金材料沿變形方向進行切割成型制成NiTi合金骨科固定器；f、化學拋光處理；將所制成的NiTi合金骨科固定器放到摩爾比為HF∶HNO3∶H2O2＝1∶3∶6的HF+HNO3+H2O2的混合溶液中進行化學拋光處理，去除NiTi合金骨科固定器的表面氧化物；g、植入人體前的冷卻處理將經f步驟處理過的NiTi合金骨科固定器在植入人體前進行冷卻處理，冷卻處理溫度為-6～10℃；h、在人體內取出前的冷卻處理在人體內取出之前對NiTi合金骨科固定器進行冷卻處理，冷卻處理溫度為-6～10℃。
本發明具有以下有益效果一、本發明通過對NiTi合金骨科固定器的熱機械循環訓練，使NiTi合金骨科固定器具有雙程形狀記憶效應，在治療結束后對植入患者體內的NiTi合金骨科固定器進行冷卻并使其溫度降低到馬氏體轉變溫度以下，使NiTi合金骨科固定器發生形狀回復，失去對骨骼的緊固作用，達到易于取出人體外的狀態，取出時使患者痛苦小，并可有效彌補市場上使用的NiTi合金骨科固定器取出困難的缺點。二、本發明的制造方法主要是利用熱機械循環和應變時效產生的雙程形狀記憶效應，使NiTi合金骨科固定器的雙程形狀記憶應變值在0.005～0.05之間，其殘余應變小，NiTi合金骨科固定器由于具有穩定的雙程形狀記憶效應，可保證NiTi合金骨科固定器在使用狀態時產生連續的抱合力，實現對骨骼的良好固定或矯正，并且易于取出人體外。三、本發明具有制造方法簡單、容易操作的優點，由本方法制造的NiTi合金骨科固定器植入人體內易于取出，采用該制造方法可制造出加壓騎縫釘、聚髕器、加壓接骨器、環抱內固定器和框架式內固定器等NiTi合金骨科固定器。
具體實施例方式
具體實施方式
一本實施方式的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法由以下步驟完成a、預處理步驟采用水冷銅坩堝真空感應爐熔煉法，以純度為99.7％的海綿鈦和純度為99.9％的電解鎳板為原料，在真空條件下進行熔煉，制成原子比為Ni∶Ti＝0.92∶1～1.08∶1的NiTi合金鑄錠，NiTi合金鑄錠中的雜質原子百分含量為H≤0.003％、C≤0.050％、O≤0.050％，NiTi合金鑄錠經退火處理，退火溫度為850±10℃，處理時間為12h，再在750～900℃溫度范圍內進行鍛造，在溫度為800～850℃之間進行每道次變形量為0.25的軋制處理，最后再進行退火處理，退火溫度為700±10℃，退火時間為15min，獲得厚度為3～5mm的NiTi合金板材或型材；b、淬火處理將a步驟獲得的原子比為Ni∶Ti＝0.92∶1～1.08∶1的NiTi合金材料進行淬火處理，淬火溫度為780～830℃，使NiTi合金材料中的馬氏體轉變為奧氏體的終了溫度Af低于30℃；c、熱機械處理在室溫條件下對NiTi合金材料進行低溫熱機械處理，NiTi合金材料每道次變形的應變量在0.20～0.30之間，每次變形方向相同，中間退火溫度為680～730℃，退火時間為15～20min；d、雙程形狀記憶處理將經c步驟處理過的NiTi合金材料在430±10℃范圍內進行動態時效熱機械循環處理，使NiTi合金材料的完全應變值在0.06～0.09之間，時效處理時間為10～60min，時效處理循環次數為4～6次，獲得雙程形狀記憶值在0.005～0.05之間；e、切割成型將經d步驟處理過的NiTi合金材料沿變形方向進行切割成型制成NiTi合金骨科固定器；f、化學拋光處理；將所制成的NiTi合金骨科固定器放到摩爾比為HF∶HNO3∶H2O2＝1∶3∶6的HF+HNO3+H2O2的混合溶液中進行化學拋光處理，去除NiTi合金骨科固定器的表面氧化物；g、植入人體前的冷卻處理將經f步驟處理過的NiTi合金骨科固定器在植入人體前進行冷卻處理，冷卻處理溫度為-6～10℃；h、在人體內取出前的冷卻處理在人體內取出之前對NiTi合金骨科固定器進行冷卻處理，冷卻處理溫度為-6～10℃。將NiTi合金鑄錠進行預處理，所制成的NiTi合金板材或型材具有較高的強度和剛度。
具體實施例方式
二本實施方式與具體實施方式
一的不同點是本實施方式的a步驟中，將原子比為Ni∶Ti＝1.03∶1，雜質原子百分含量為H0.002％、C0.030％、O0.025％的NiTi合金鑄錠進行退火處理和鍛造處理，退火溫度為850℃，鍛造溫度為780℃，再在溫度為830℃時進行每道次變形量為0.25的軋制處理，最后再進行退火處理，退火溫度為700℃，獲得厚度為4mm的NiTi合金板材或型材。采用上述技術參數對NiTi合金鑄錠進行預處理，可保證所制成的NiTi合金板材或型材具有高的強度和剛度。
具體實施例方式
三本實施方式與具體實施方式
一的不同點是本實施方式的b步驟中，將原子比為Ni∶Ti＝1.03∶1的NiTi合金材料進行淬火處理，淬火溫度為800℃，使NiTi合金材料中的馬氏體轉變為奧氏體的終了溫度Af低于30℃。將近等原子比的NiTi合金材料在此溫度下進行淬火處理，使NiTi合金材料具有合乎要求的特征轉變溫度，即使NiTi合金材料中的奧氏體轉變為馬氏體的初始溫度Ms＝-6～10℃，奧氏體轉變為馬氏體的終了溫度Mf＝-22～0℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的初始溫度As＝2～25℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的終了溫度Af＝12～30℃。
具體實施例方式
四本實施方式與具體實施方式
一的不同點是本實施方式的c步驟中，NiTi合金材料每道次變形的應變量為0.25，中間退火溫度為700℃，退火時間為20min。將經淬火處理過的NiTi合金材料進行中間退火處理，使NiTi合金材料內部組織均勻一致。
具體實施例方式
五本實施方式與具體實施方式
一的不同點是本實施方式的d步驟中，將經c步驟處理過的NiTi合金材料在溫度為430℃時進行動態時效熱機械循環處理，使NiTi合金材料的完全應變值為0.08，時效處理時間為30min，時效處理循環次數為5次，獲得雙程形狀記憶值為0.007。采用上述技術參數，將NiTi合金材料進行動態時效熱機械循環處理，可使NiTi合金材料獲得雙程形狀記憶值為0.007的雙程形狀記憶效應。
具體實施例方式
六本實施方式與具體實施方式
一的不同點是本實施方式的e步驟中，將經d步驟處理過的NiTi合金材料沿變形方向進行電火花切割成型制成NiTi合金骨科固定器。采用電火花切割NiTi合金材料，其工藝簡單，容易操作。
具體實施例方式
七本實施方式與具體實施方式
一的不同點是本實施方式的g步驟中，NiTi合金骨科固定器植入人體前的冷卻處理溫度為-4℃。在此溫度下對要植入人體內的NiTi合金骨科固定器進行冷卻，可使其達到易植入人體內的形狀。
具體實施例方式
八本實施方式與具體實施方式
一的不同點是本實施方式的h步驟中，NiTi合金骨科固定器從人體內取出前的冷卻處理溫度為-4℃。在此溫度下對已植入人體內的NiTi合金骨科固定器進行冷卻，可使其達到易從人體內取出的形狀。
具體實施例方式
九本實施方式與具體實施方式
一的不同點是本實施方式的e步驟中，所述的NiTi合金骨科固定器是加壓騎縫釘或聚髕器或加壓接骨器或環抱內固定器或框架式內固定器。由上述列舉可知，由該制造方法可制造出各種骨科固定器。
具體實施例方式
十本實施方式的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法由以下步驟完成a、預處理步驟采用水冷銅坩堝真空感應爐熔煉法，以鎳鈦合金絲為原料，其中海綿鈦的純度為99.7％、鎳的純度為99.9％，在真空條件下進行熔煉，制成原子比為Ni∶Ti＝1.03∶1的NiTi合金絲鑄錠，NiTi合金絲鑄錠中的雜質原子百分含量為H≤0.003％、C≤0.050％、O≤0.050％，NiTi合金絲鑄錠經退火處理，退火溫度為850℃，處理時間為12h，再在800℃溫度下進行鍛造，在溫度為830℃時進行每道次變形量為0.25的軋制處理，最后再進行退火處理，退火溫度為700℃，退火時間為15min，獲得直徑為2mm的NiTi合金絲；b、淬火處理將由a步驟獲得的直徑為2mm、原子比為Ni∶Ti＝1.03∶1的NiTi合金絲進行淬火處理，淬火溫度為800℃，使NiTi合金絲中的奧氏體轉變為馬氏體的初始溫度Ms＝-4℃，奧氏體轉變為馬氏體的終了溫度Mf＝-20℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的初始溫度As＝4℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的終了溫度Af＝15℃；c、熱機械處理在室溫條件下對NiTi合金絲進行低溫熱機械處理，NiTi合金絲每道次變形的應變量為0.25，每次變形方向相同，中間退火溫度為700℃，退火時間為20min；d、雙程形狀記憶處理將經c步驟處理后的NiTi合金絲在溫度為430℃時進行動態時效熱機械循環處理，使NiTi合金絲的完全應變值為0.08，時效處理時間為30min，時效處理循環次數為6次，獲得雙程形狀記憶值為0.007；e、熱激活定型處理將經d步驟處理過的NiTi合金絲處理成在人體內工作時的騎縫針形狀；f、化學拋光處理；將所制成的NiTi合金騎縫針放到摩爾比為HF∶HNO3∶H2O2＝1∶3∶6的HF+HNO3+H2O2的混合溶液中進行化學拋光處理；g、植入人體前的冷卻處理將經f步驟處理過的NiTi合金騎縫針在植入人體前在冰水中進行冷卻處理，并在冰水中使用很小的力使NiTi合金騎縫釘變形到易于植入人體內的形狀；h、在人體內取出前的冷卻處理；在人體內取出之前對NiTi合金騎縫釘進行冷卻處理，冷卻處理溫度為-4℃。植入人體內的NiTi合金騎縫釘在人體體溫的作用下，NiTi合金騎縫釘會自動恢復到變形前的形狀，對骨骼產生緊固力作用，達到治療的目的，治療結束后，只需在人體外對NiTi合金騎縫釘進行冷卻處理，它就會自動發生形狀回復，緊固力去除，使其容易從人體內取出。
具體實施例方式
十一本實施方式的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法由以下步驟完成a、預處理步驟采用水冷銅坩堝真空感應爐熔煉法，以鎳鈦合金絲為原料，其中海綿鈦的純度為99.7％、鎳的純度為99.9％，在真空條件下進行熔煉，制成原子比為Ni∶Ti＝1.01∶1的NiTi合金絲鑄錠，NiTi合金絲鑄錠中的雜質原子百分含量為H≤0.003％、C≤0.050％、O≤0.050％，NiTi合金絲鑄錠經退火處理，退火溫度為850℃，處理時間為12h，再在800℃溫度下進行鍛造，在溫度為830℃時進行每道次變形量為0.25的軋制處理，最后再進行退火處理，退火溫度為700℃，退火時間為15min，獲得直徑為2mm的NiTi合金絲；b、淬火處理將由a步驟獲得的直徑為2mm、原子比為Ni∶Ti＝1.01∶1的NiTi合金絲進行淬火處理，淬火溫度為800℃，使NiTi合金絲中的奧氏體轉變為馬氏體的初始溫度Ms＝10℃，奧氏體轉變為馬氏體的終了溫度Mf＝-2℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的初始溫度As＝16℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的終了溫度Af＝28℃；c、熱機械處理在室溫條件下對NiTi合金絲進行低溫熱機械處理，NiTi合金絲每道次變形的應變量為0.25，每次變形方向相同，中間退火溫度為700℃，退火時間為20min；d、雙程形狀記憶處理將經c步驟處理后的NiTi合金絲在溫度為430℃時進行動態時效熱機械循環處理，使NiTi合金絲的完全應變值為0.08，時效處理時間為30min，時效處理循環次數為6次，獲得雙程形狀記憶值為0.0125；e、熱激活定型處理將經d步驟處理過的NiTi合金絲處理成在人體內工作時的騎縫針形狀；f、化學拋光處理；將所制成的NiTi合金騎縫針放到摩爾比為HF∶HNO3∶H2O2＝1∶3∶6的HF+HNO3+H2O2的混合溶液中進行化學拋光處理；g、植入人體前的冷卻處理將經f步驟處理過的NiTi合金騎縫針在植入人體前在冰水中進行冷卻處理，并在冰水中使用很小的力使NiTi合金騎縫釘變形到易于植入人體內的形狀；h、在人體內取出前的冷卻處理；在人體內取出之前對NiTi合金騎縫釘進行冷卻處理，冷卻處理溫度為10℃。植入人體內的NiTi合金騎縫釘在人體體溫的作用下，NiTi合金騎縫釘會自動恢復到變形前的形狀，對骨骼產生緊固力作用，達到治療的目的，治療結束后，只需在人體外對NiTi合金騎縫釘進行冷卻處理，冷卻溫度為10℃，它就會自動發生形狀回復，緊固力去除，使其容易從人體內取出。
具體實施例方式
十二本實施方式的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法由以下步驟完成a、預處理步驟采用水冷銅坩堝真空感應爐熔煉法，以鎳鈦合金絲為原料，其中海綿鈦的純度為99.7％、鎳的純度為99.9％，在真空條件下進行熔煉，制成原子比為Ni∶Ti＝1.04∶1的NiTi合金絲鑄錠，NiTi合金絲鑄錠中的雜質原子百分含量為H≤0.003％、C≤0.050％、O≤0.050％，NiTi合金絲鑄錠經退火處理，退火溫度為800℃，處理時間為12h，再在850℃溫度下進行鍛造，在溫度為830℃時進行每道次變形量為0.25的軋制處理，最后再進行退火處理，退火溫度為700℃，退火時間為15min，獲得直徑為2mm的NiTi合金絲；b、淬火處理將由a步驟獲得的直徑為2mm、原子比為Ni∶Ti＝1.04∶1的NiTi合金絲進行淬火處理，淬火溫度為800℃，使NiTi合金絲中的奧氏體轉變為馬氏體的初始溫度Ms＝-6℃，奧氏體轉變為馬氏體的終了溫度Mf＝-22℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的初始溫度As＝2℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的終了溫度Af＝14℃；c、熱機械處理在室溫條件下對NiTi合金絲進行低溫熱機械處理，NiTi合金絲每道次變形的應變量為0.25，每次變形方向相同，中間退火溫度為700℃，退火時間為20min；d、雙程形狀記憶處理將經c步驟處理后的NiTi合金絲在溫度為430℃時進行動態時效熱機械循環處理，使NiTi合金絲的完全應變值為0.08，時效處理時間為30min，時效處理循環次數為6次，獲得雙程形狀記憶值為0.033；e、熱激活定型處理將經d步驟處理過的NiTi合金絲處理成在人體內工作時的騎縫針形狀；f、化學拋光處理；將所制成的NiTi合金騎縫針放到摩爾比為HF∶HNO3∶H2O2＝1∶3∶6的HF+HNO3+H2O2的混合溶液中進行化學拋光處理；g、植入人體前的冷卻處理將經f步驟處理過的NiTi合金騎縫針在植入人體前進行冷卻處理，冷卻處理溫度為-6℃，在此溫度下使用很小的力使NiTi合金騎縫釘變形到易于植入人體內的形狀；h、在人體內取出前的冷卻處理；在人體內取出之前對NiTi合金騎縫釘進行冷卻處理，冷卻處理溫度為-6℃。植入人體內的NiTi合金騎縫釘在人體體溫的作用下，NiTi合金騎縫釘會自動恢復到變形前的形狀，對骨骼產生緊固力作用，達到治療的目的，治療結束后，只需在人體外對NiTi合金騎縫釘進行冷卻處理，冷卻處理溫度為-6℃，它就會自動發生形狀回復，緊固力去除，使其容易從人體內取出。
具體實施例方式
十三本實施方式的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法由以下步驟完成a、預處理步驟采用水冷銅坩堝真空感應爐熔煉法，以純度為99.7％的海綿鈦和純度為99.9％的電解鎳板為原料，在真空條件下進行熔煉，制成原子比為Ni∶Ti＝1.03∶1的NiTi合金鑄錠，NiTi合金鑄錠中的雜質原子百分含量為H≤0.003％、C≤0.050％、O≤0.050％，NiTi合金鑄錠經退火處理，退火溫度為800℃，處理時間為12h，再在850℃溫度下進行鍛造，在溫度為830℃下進行每道次變形量為0.25的軋制處理，最后再進行退火處理，退火溫度為700℃，退火時間為15min，獲得厚度為1.2mm的NiTi合金板材或型材；b、淬火處理將厚度為1.2mm、原子比為Ni∶Ti＝1.03∶1的NiTi合金板進行淬火處理，淬火溫度為800℃，使NiTi合金絲中的奧氏體轉變為馬氏體的初始溫度Ms＝-4℃，奧氏體轉變為馬氏體的終了溫度Mf＝-20℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的初始溫度As＝4℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的終了溫度Af＝15℃；c、熱機械處理在室溫條件下對NiTi合金板進行低溫熱機械處理，NiTi合金板每道次變形的應變量為0.25，每次變形方向相同，中間退火溫度為700℃，處理時間為20min；d、切割成型將經c步驟處理過的NiTi合金板沿軋制變形方向進行電火花切割成形，然后采用脈沖加熱方式，脈沖電流為0～30A，通電時間為1～10min，制成NiTi合金框架式內固定器；e、雙程形狀記憶處理將經d步驟處理過的NiTi合金框架式內固定器在溫度為430℃的條件下進行應變時效處理，使NiTi合金框架式內固定器的完全應變值為0.06，時效處理時間為60min，時效處理循環次數為6次，獲得雙程形狀記憶值為0.0075～0.008；f、化學拋光處理；將所制成的NiTi合金框架式內固定器放到摩爾比為HF∶HNO3∶H2O2＝1∶3∶6的HF+HNO3+H2O2的混合溶液中進行化學拋光處理，使NiTi合金框架式內固定器獲得合乎植入人體內使用環境的形狀和表面狀態；g、植入人體前的冷卻處理在NiTi合金框架式內固定器植入人體前，需要使NiTi合金框架式內固定器弧形環爪部分在冰水中(冰水的溫度為-4℃)拉伸到一定距離，即超過骨直徑；h、在人體內取出前的冷卻處理NiTi合金框架式內固定器在人體內取出之前只需對NiTi合金框架式內固定器環爪進行冷卻，冷卻處理溫度為-4℃，它就會自動再次恢復到未植入人體前的形狀。當環爪插入骨折端骨干后，在人體體溫作用下，環爪恢復形狀，從而緊緊抱住骨干，兩夾持板牢牢地夾持和固定骨折端，產生固定效果；治療結束后，只需對環爪進行冷卻，冷卻處理溫度為-4℃，它就會再次自動恢復到原來未植入人體前的形狀，環爪與骨干分離，便于從人體內取出。
具體實施例方式
十四本實施方式的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法由以下步驟完成a、預處理步驟采用水冷銅坩堝真空感應爐熔煉法，以純度為99.7％的海綿鈦和純度為99.9％的電解鎳板為原料，在真空條件下進行熔煉，制成原子比為Ni∶Ti＝1.01∶1的NiTi合金鑄錠，NiTi合金鑄錠中的雜質原子百分含量為H≤0.003％、C≤0.050％、O≤0.050％，NiTi合金鑄錠經退火處理，退火溫度為800℃，處理時間為12h，再在850℃溫度下進行鍛造，在溫度為830℃下進行每道次變形量為0.25的軋制處理，最后再進行退火處理，退火溫度為700℃，退火時間為15min，獲得厚度為1.2mm的NiTi合金板材或型材；b、淬火處理將厚度為1.2mm、原子比為Ni∶Ti＝1.01∶1的NiTi合金板進行淬火處理，淬火溫度為800℃，使NiTi合金絲中的奧氏體轉變為馬氏體的初始溫度Ms＝10℃，奧氏體轉變為馬氏體的終了溫度Mf＝-2℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的初始溫度As＝16℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的終了溫度Af＝28℃；c、熱機械處理在室溫條件下對NiTi合金板進行低溫熱機械處理，NiTi合金板每道次變形的應變量為0.25，每次變形方向相同，中間退火溫度為700℃，處理時間為20min；d、切割成型將經c步驟處理過的NiTi合金板沿軋制變形方向進行電火花切割成形，然后采用脈沖加熱方式，脈沖電流為0～30A，通電時間為1～10min，制成NiTi合金框架式內固定器；e、雙程形狀記憶處理將經d步驟處理過的NiTi合金框架式內固定器在溫度為430℃的條件下進行應變時效處理，使NiTi合金框架式內固定器的完全應變值為0.06，時效處理時間為60min，時效處理循環次數為6次，獲得雙程形狀記憶值為0.008；f、化學拋光處理；將所制成的NiTi合金框架式內固定器放到摩爾比為HF∶HNO3∶H2O2＝1∶3∶6的HF+HNO3+H2O2的混合溶液中進行化學拋光處理，使NiTi合金框架式內固定器獲得合乎植入人體內使用環境的形狀和表面狀態；g、植入人體前的冷卻處理在NiTi合金框架式內固定器植入人體前，需要使NiTi合金框架式內固定器弧形環爪部分在冰水中拉伸到一定距離，即超過骨直徑；h、在人體內取出前的冷卻處理NiTi合金框架式內固定器在人體內取出之前只需對NiTi合金框架式內固定器環爪進行冷卻，冷卻處理溫度為10℃，它就會自動再次恢復到未植入人體前的形狀。當環爪插入骨折端骨干后，在人體體溫作用下，環爪恢復形狀，從而緊緊抱住骨干，兩夾持板牢牢地夾持和固定骨折端，產生固定效果；治療結束后，只需對環爪進行冷卻，它就會再次自動恢復到原來未植入人體前的形狀，環爪與骨干分離，便于從人體內取出。
具體實施例方式
十五本實施方式的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法由以下步驟完成a、預處理步驟采用水冷銅坩堝真空感應爐熔煉法，以純度為99.7％的海綿鈦和純度為99.9％的電解鎳板為原料，在真空條件下進行熔煉，制成原子比為Ni∶Ti＝1.04∶1的NiTi合金鑄錠，NiTi合金鑄錠中的雜質原子百分含量為H≤0.003％、C≤0.050％、O≤0.050％，NiTi合金鑄錠經退火處理，退火溫度為800℃，處理時間為12h，再在850℃溫度下進行鍛造，在溫度為830℃下進行每道次變形量為0.25的軋制處理，最后再進行退火處理，退火溫度為700℃，退火時間為15min，獲得厚度為1.2mm的NiTi合金板材或型材；b、淬火處理將厚度為1.2mm、原子比為Ni∶Ti＝1.04∶1的NiTi合金板進行淬火處理，淬火溫度為800℃，使NiTi合金絲中的奧氏體轉變為馬氏體的初始溫度Ms＝-6℃，奧氏體轉變為馬氏體的終了溫度Mf＝-22℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的初始溫度As＝2℃，馬氏體逆轉變為奧氏體的終了溫度Af＝12℃；c、熱機械處理在室溫條件下對NiTi合金板進行低溫熱機械處理，NiTi合金板每道次變形的應變量為0.25，每次變形方向相同，中間退火溫度為700℃，處理時間為20min；d、切割成型將經c步驟處理過的NiTi合金板沿軋制變形方向進行電火花切割成形，然后采用脈沖加熱方式，脈沖電流為0～30A，通電時間為1～10min，制成NiTi合金框架式內固定器；e、雙程形狀記憶處理將經d步驟處理過的NiTi合金框架式內固定器在溫度為430℃的條件下進行應變時效處理，使NiTi合金框架式內固定器的完全應變值為0.06，時效處理時間為60min，時效處理循環次數為6次，獲得雙程形狀記憶值為0.027～0.028；f、化學拋光處理；將所制成的NiTi合金框架式內固定器放到摩爾比為HF∶HNO3∶H2O2＝1∶3∶6的HF+HNO3+H2O2的混合溶液中進行化學拋光處理，使NiTi合金框架式內固定器獲得合乎植入人體內使用環境的形狀和表面狀態；g、植入人體前的冷卻處理在NiTi合金框架式內固定器植入人體前，需要使NiTi合金框架式內固定器弧形環爪部分在冰水中拉伸到一定距離，即超過骨直徑；h、在人體內取出前的冷卻處理NiTi合金框架式內固定器在人體內取出之前只需對NiTi合金框架式內固定器環爪進行冷卻，冷卻處理溫度為-6℃，它就會自動再次恢復到未植入人體前的形狀。當環爪插入骨折端骨干后，在人體體溫作用下，環爪恢復形狀，從而緊緊抱住骨干，兩夾持板牢牢地夾持和固定骨折端，產生固定效果；治療結束后，只需對環爪進行冷卻，它就會再次自動恢復到原來未植入人體前的形狀，環爪與骨干分離，便于從人體內取出。
權利要求
1.一種易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法，其特征在于它由以下步驟完成a、預處理步驟采用水冷銅坩堝真空感應爐熔煉法，以純度為99.7％的海綿鈦和純度為99.9％的電解鎳板為原料，在真空條件下進行熔煉，制成原子比為Ni∶Ti＝0.92∶1～1.08∶1的NiTi合金鑄錠，NiTi合金鑄錠中的雜質原子百分含量為H≤0.003％、C≤0.050％、O≤0.050％，NiTi合金鑄錠經退火處理，退火溫度為850±10℃，處理時間為12h，再在750～900℃溫度范圍內進行鍛造，在溫度為800～850℃之間進行每道次變形量為0.25的軋制處理，最后再進行退火處理，退火溫度為700±10℃，退火時間為15min，獲得厚度為3～5mm的NiTi合金板材或型材；b、淬火處理將a步驟獲得的原子比為Ni∶Ti＝0.92∶1～1.08∶1的NiTi合金材料進行淬火處理，淬火溫度為780～830℃，使NiTi合金材料中的馬氏體轉變為奧氏體的終了溫度Af低于30℃；c、熱機械處理在室溫條件下對NiTi合金材料進行低溫熱機械處理，NiTi合金材料每道次變形的應變量在0.20～0.30之間，每次變形方向相同，中間退火溫度為680～730℃，退火時間為15～20min；d、雙程形狀記憶處理將經c步驟處理過的NiTi合金材料在430±10℃范圍內進行動態時效熱機械循環處理，使NiTi合金材料的完全應變值在0.06～0.09之間，時效處理時間為10～60min，時效處理循環次數為4～6次，獲得雙程形狀記憶值在0.005～0.05之間；e、切割成型將經d步驟處理過的NiTi合金材料沿變形方向進行切割成型制成NiTi合金骨科固定器；f、化學拋光處理；將所制成的NiTi合金骨科固定器放到摩爾比為HF∶HNO3∶H2O2＝1∶3∶6的HF+HNO3+H2O2的混合溶液中進行化學拋光處理，去除NiTi合金骨科固定器的表面氧化物；g、植入人體前的冷卻處理將經f步驟處理過的NiTi合金骨科固定器在植入人體前進行冷卻處理，冷卻處理溫度為-6～10℃；h、在人體內取出前的冷卻處理在人體內取出之前對NiTi合金骨科固定器進行冷卻處理，冷卻處理溫度為-6～10℃。
2.根據權利要求1所述的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法，奇特征在于a步驟中，將原子比為Ni∶Ti＝1.03∶1，雜質原子百分含量為H0.002％、C0.030％、O0.025％的NiTi合金鑄錠進行退火處理和鍛造處理，退火溫度為850℃，鍛造溫度為780℃，再在溫度為830℃時進行每道次變形量為0.25的軋制處理，最后再進行退火處理，退火溫度為700℃，獲得厚度為4mm的NiTi合金板材或型材。
3.根據權利要求1所述的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法，其特征在于b步驟中，將原子比為Ni∶Ti＝1.03∶1的NiTi合金材料進行淬火處理，淬火溫度為800℃，使NiTi合金材料中的馬氏體轉變為奧氏體的終了溫度Af低于30℃。
4.根據權利要求1所述的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法，其特征在于c步驟中的NiTi合金材料每道次變形的應變量為0.25，中間溫度為700℃，退火時間為20min。
5.根據權利要求1所述的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法，其特征在于d步驟中，將經c步驟處理過的NiTi合金材料在溫度為430℃時進行動態時效熱機械循環處理，使NiTi合金材料的完全應變值為0.08，時效處理時間為30min，時效處理循環次數為5次，獲得雙程形狀記憶值為0.007。
6.根據權利要求1所述的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法，其特征在于e步驟中，將經d步驟處理過的NiTi合金材料沿變形方向進行電火花切割成型制成NiTi合金骨科固定器。
7.根據權利要求1所述的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法，其特征在于g步驟中，NiTi合金骨科固定器植入人體前的冷卻處理溫度為-4℃。
8.根據權利要求1所述的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法，其特征在于h步驟中，NiTi合金骨科固定器從人體內取出前的冷卻處理溫度為-4℃。
9.根據權利要求1所述的易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法，其特征在于e步驟中所制成的NiTi合金骨科固定器是加壓騎縫釘或聚髕器或加壓接骨器或環抱內固定器或框架式內固定器。
全文摘要
易取出式NiTi合金骨科固定器的制造方法，本發明涉及一種NiTi合金骨科固定器的制造方法。本發明解決了現有NiTi合金骨科固定器植入人體內不會回復到易取出形狀問題。它由以下步驟完成預處理、淬火處理將原子比為Ni∶Ti＝0.92∶1～1.08∶1的NiTi合金材料在780～830℃淬火處理；熱機械處理使NiTi合金材料每道次變形的應變量為0.20～0.30；雙程形狀記憶處理使NiTi合金材料獲得雙程形狀記憶值為0.005～0.05；切割成型、化學拋光處理、植入人體前的冷卻處理溫度為－6～10℃；取出前的冷卻處理溫度為－6～10℃。由本發明制成的NiTi合金骨科固定器易從人體內取出。
文檔編號C22C19/00GK1792339SQ20051001047
公開日2006年6月28日 申請日期2005年10月25日 優先權日2005年10月25日
發明者鄭玉峰, 李莉, 劉喜亮, 周惠敏 申請人:哈爾濱工程大學