一种非晶合金手术刀及其制造方法_2

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RDF)的第三 TTT 图。
[0030] 在图1至图3中包括有: 1- -晶化区域、 2- -非晶化区域、 3- -时间温度曲线、 Tg--玻璃化转变温度、 Tl 溶融温度、 Tx 结晶温度。
【具体实施方式】
[0031] 为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合 实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明,并不用于限定本发明。
[0032] 其中,本发明提及的惰性气氛为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气或氙气中的一种。
[0033] 其中,本发明测量维氏硬度是根据ASTM E92-82的标准测定的;本发明的盐雾测 试是根据ASTM B117-2011的标准测定的。
[0034] 其中,本发明的压铸成型过程以第一 TTT图为基准,使时间温度曲线不碰触到第 一 TTT图中的晶化区。
[0035] 其中,本发明的热塑成型(TPF)过程以第二TTT图为基准,使时间温度曲线不碰触 到第二TTT图中的晶化区。
[0036] 其中,本发明的快速放电成型法(RDF)过程以第三TTT图为基准,使时间温度曲线 不碰触到第三TTT图中的晶化区。
[0037] 其中,本发明通过压铸成型法制备出手术刀的整体外形轮廓的厚度为0. 2mm~5mm。
[0038] 实施例1。
[0039] 本实施例的一种非晶合金手术刀,具体为,利用Zr-Cu-Ni-Al-Nb系锆基非晶合金 的合金锭制备非晶合金手术刀。所制备的非晶合金手术刀的维氏硬度为530,降伏强度为 1400MPa,弹性限度为2%,镍释放量为0. 015mg/cm2/week,经受2000小时的盐雾测试后非晶 合金手术刀的表面仍然良好无腐蚀。
[0040] 上述非晶合金手术刀的制造方法,包括如下步骤: 步骤一,手术刀整体外形轮廓的制备:在真空度为K^torr的真空状态的保护下, 利用Zr-Cu-Ni-Al-Nb系锆基非晶合金的合金锭通过压铸成型法制备出手术刀的整体 外形轮廓,具体包括如下步骤: 步骤(1 ),投料:将Zr-Cu-Ni-Al-Nb系锆基非晶合金合金锭放入立式压铸机的供料装 置,并由供料装置投入到立式压铸机的熔融装置中;立式压铸机的真空度为K^torr ;本实 施例中,Zr-Cu-Ni-Al-Nb系锆基非晶合金合金锭包括Zr金属、Cu金属、Ni金属、Al金属和 Ab金属,且Zr金属、Cu金属、Ni金属、Al金属和Ab金属的纯度均为99. 9%以上。
[0041] 步骤(2),熔融:利用感应加热的方式将Zr-Cu-Ni-Al-Nb系锆基非晶合金合金锭 熔融并形成熔汤,熔汤的温度为900°C ; 步骤(3),倒汤:将步骤二得到的熔汤倒入手术刀模具浇口套中,然后以冲头将熔汤注 入手术刀模具中;其中,冲头的速度为〇. I m/s ;手术刀模具的温度为200°C ;其中,在倒汤 过程中,利用喷枪向手术刀模具表面喷射氩气以达到清洁手术刀模具表面的熔汤碎屑的目 的; 步骤(4),冷却:对步骤三中注入了熔汤的手术刀模具进行冷却成型,得到非晶合金手 术刀,冷却速度为l〇°K/s ;冷却时间为30秒; 步骤(5),产品取出:利用产品取出装置接住由手术刀模具顶出的非晶合金手术刀后 再输送到产品出口,得到非晶合金手术刀的整体外形轮廓。其中,本实施例中,手术刀的整 体外形轮廓的厚度为2mm ; 其中,步骤(3)中的手术刀模具为一模多穴的模具。
[0042] 其中,步骤(5)后,还包括步骤(6),将步骤(5)得到的非晶合金手术刀进行切割浇 铸口和溢流口。
[0043] 步骤二,成型刀尖部分:通过热塑成型法(TPF)对刀尖部分进行成型,具体步骤 为:制作能成型刀尖部分的刀尖模具,利用感应线圈加热刀尖模具,利用刀尖模具碰触要成 型刀尖部分的位置并将其加热到过冷液相区后,利用刀尖模具对要成型刀尖部分的位置施 加15MPa的压力并成型为刀尖部分,然后利用压力为3Pa的氮气吹向刀尖部分以对刀尖部 分进行冷却,即完成刀尖部分的成型,得到非晶合金手术刀。
[0044] 步骤三,对步骤二得到的非晶合金手术刀进行滚筒研磨和抛光处理。其中,抛光处 理为镜面抛光处理。
[0045] 实施例2。
[0046] 本实施例的一种非晶合金手术刀,具体为,利用Zr-Cu-Ni-Al-Ti系锆基非晶合金 的合金锭制备非晶合金手术刀。所制备的非晶合金手术刀的维氏硬度为400,降伏强度为 1800MPa,弹性限度为3%,镍释放量为0. 01mg/cm2/Week,经受1000小时的盐雾测试后非晶 合金手术刀的表面仍然良好无腐蚀。
[0047] 上述非晶合金手术刀的制造方法,包括如下步骤: 步骤一,手术刀整体外形轮廓的制备:在氦气的保护下,利用Zr-Cu-Ni-Al-Ti系锆基 非晶合金的合金锭通过压铸成型法制备出手术刀的整体外形轮廓,具体包括如下步骤: 步骤(1),投料:将Zr-Cu-Ni-Al-Ti系锆基非晶合金合金锭放入卧式压铸机的供料装 置,并由供料装置投入到卧式压铸机的熔融装置中;本实施例中,卧式压铸机充入氦气进行 保护;本实施例中,Zr-Cu-Ni-Al-Ti系锆基非晶合金合金锭包括Zr金属、Cu金属、Ni金属、 Al金属和Ti金属,且Zr金属、Cu金属、Ni金属、Al金属和Ti金属的纯度均为99. 9%以上。
[0048] 步骤(2),熔融:利用感应加热的方式将Zr-Cu-Ni-Al-Ti系锆基非晶合金合金锭 熔融并形成熔汤,熔汤的温度为950°C ; 步骤(3),倒汤:将步骤二得到的熔汤倒入手术刀模具浇口套中,然后以冲头将熔汤注 入手术刀模具中;其中,冲头的速度为〇. 5 m/s ;手术刀模具的温度为210°C ;其中,在倒汤 过程中,利用喷枪向手术刀模具表面喷射氮气以达到清洁手术刀模具表面的熔汤碎屑的目 的; 步骤(4),冷却:对步骤三中注入了熔汤的手术刀模具进行冷却成型,得到非晶合金手 术刀,冷却速度为IO1KA ;冷却时间为28秒; 步骤(5),产品取出:利用产品取出装置接住由手术刀模具顶出的非晶合金手术刀后 再输送到产品出口,得到非晶合金手术刀的整体外形轮廓。其中,本实施例中,手术刀的整 体外形轮廓的厚度为5mm。
[0049] 其中,步骤(3)中的手术刀模具为一模多穴的模具。
[0050] 其中,步骤(5)后,还包括步骤(6),将步骤(5)得到的非晶合金手术刀进行切割浇 铸口和溢流口。
[0051] 步骤二,成型刀尖部分:通过热塑成型法(TPF)对刀尖部分进行成型,具体步骤 为:制作能成型刀尖部分的刀尖模具,利用电阻丝加热刀尖模具,利用刀尖模具碰触要成型 刀尖部分的位置并将其加热到过冷液相区后,利用刀尖模具对要成型刀尖部分的位置施加 30MPa的压力并成型为刀尖部分,然后利用压力为5Pa的氦气吹向刀尖部分以对刀尖部分 进行冷却,即完成刀尖部分的成型,得到非晶合金手术刀。
[0052] 步骤三,对步骤二得到的非晶合金手术刀进行拉丝处理。
[0053] 实施例3。
[0054] 本实施例的一种非晶合金手术刀,具体为,利用Zr-Cu-Co-Al-Nb系锆基非晶合金 的合金锭制备非晶合金手术刀。所制备的非晶合金手术刀的维氏硬度为600,降伏强度为 2000MPa,弹性限度为2. 5%,镍释放量为Omg/cmVweek,经受2000小时的盐雾测试后非晶合 金手术刀的表面仍然良好无腐蚀。
[0055] 上述非晶合金手术刀的制造方法,包括如下步骤: 步骤一,手术刀整体外形轮廓的制备:在氖气的保护下,利用Zr-Cu-Co-Al-Nb系锆基 非晶合金的合金锭通过压铸成型法制备出手术刀的整体外形轮廓,具体包括如下步骤: 步骤(1 ),投料:将Zr-Cu-Co-Al-Nb系锆基非晶合金合金锭放入卧式压铸机的供料装 置,并由供料装置投入到卧式压铸机的熔融装置中;本实施中,卧式压铸机充入氖气进行保 护;本实施例中,Zr-Cu-Co-Al-Nb系锆基非晶合金合金锭包括Zr金属、Cu金属、Co金属、Al 金属和Nb金属,且Zr金属、Cu金属、Co金属、Al金属和Nb金属的纯度均为99. 9%以上。
[0056] 步骤(2),熔融:利用感应加热的方式将Zr-Cu-Co-Al-Nb系锆基非晶合金合金锭 熔融并形成熔汤,熔汤的温度为l〇〇〇°C ; 步骤(3),倒汤:将步骤二得到的熔汤倒入手术刀模具浇口套中,然后以冲头将熔汤注 入手术刀模具中;其中,冲头的速度为5 m/s ;手术刀模具的温度为250°C ;其中,在倒汤过 程中,利用喷枪向手术刀模具表面喷射氦气以达到清洁手术刀模具表面的熔汤碎屑的目 的; 步骤(4),冷却:对步骤三中注入了熔汤的手术刀模具进行冷却成型,得到非晶合金手 术刀,冷却速度为l〇6K/s ;冷却时间为15秒; 步骤(5),产品取出:利用产品取出装置接住由手术刀模具顶出的非晶合金手术刀后 再输送到产品出口,得到非晶合金手术刀的整体外形轮廓。其中,本实施例中,手术刀的整 体外形轮廓的厚度为〇. 2_。
[0057] 其中,步骤(3)中的手术刀模具为一模多穴的模具。
[0058] 其中,步骤(5)后,还包括步骤(6),将步骤(5)得到的非晶合金手术刀进行切割浇 铸口和溢流口。
[0059] 步骤二,成型刀尖部分:通过快速放电成型法(RDF)对刀尖部分进行成型的具体 步骤为:制作能成型刀尖部分的的电极,通过电极释放电容中储存的电能,利用电极将要成 型刀尖部分的位置加热到玻璃化转变温度(Tg)与熔点温度(Tm)之间,然后以电极作为冲 头对要成型刀尖部分的位置施加 IMPa的压力,并成型为刀尖部分,然后利用压力为0.1 Pa 的氖气吹向刀尖部分以对刀尖部分进行冷却,即完成刀尖部分的成型,得到非晶合金手术 刀。
[0060] 步骤三,对步骤二得到的非晶合金手术刀进行PVD处理。
[0061] 实施例4。
[0062] 本实施例的一种非晶合金手术刀,具体为,利用Zr-Cu-Co-Al-Ti系锆基非晶合金 的合金锭制备非晶合金手术刀。所制备的非晶合金手术刀的维氏硬度为500,降伏强度为 2300MPa,弹性限度为2. 2%,镍释放量为Omg/cmVweek,经受1500小时的盐雾测试后非晶合 金手术刀的表面仍然良好无腐蚀。
[0063] 上述非晶合金手术刀的制造方法,包括如下步骤: 步骤一,手术刀整体外形轮廓的制备:在氩气的保护下,利用Zr-Cu-Co-Al-Ti系锆基 非晶合金的合金锭通过压铸成型法制备出手术刀的整体外形轮廓,具体包括如下步骤: 步骤(I ),投料:将Zr-Cu-Co-Al-Ti系锆基非晶合金合金锭放入立式压铸机的供料装 置,并由供料装置投入到立式压铸机的熔融装置中;本实施例中,立式压铸机充入氩气进行 保护;本实施例中,Zr-Cu-Co-Al-Ti系锆基非晶合金合金锭包括Zr金属、Cu金属、Co金属、 Al金属和Ti金属,且Zr金属、Cu金属、Co金属、Al金属和Ti金属的纯度均为99. 9%以上。
[0064] 步骤(2),熔融:利用感应加热的方式将Zr-Cu-Co-Al-Ti系锆基非晶合金合金锭 熔融并形成熔汤,熔汤的温度为1100°c ; 步骤(3),倒汤:将步骤二得到的熔汤倒入手术刀模具浇口套中,然后以冲头将熔汤注 入手术刀模具中;其中,冲头的速度为2 m/s ;手术刀模具的温度为230°C ;其中,在倒汤过 程中,利用喷枪向手术刀模具表面喷射氖气以达到清洁手术刀模具表面的熔汤碎屑的目 的; 步骤(4),冷却:对步骤三中注入了熔汤的手术刀模具进行冷却成型,得到非晶合金手 术刀,冷却速度为l〇5K/s ;冷却时间为17秒; 步骤(5),产品取出:利用产品取出装置接住由手术刀模具顶出的非晶合金手术刀后 再输送到产品出口,得到非晶合金手术刀的整体外形轮廓。其中,本实施例中,手术刀的整 体外形轮廓的厚度为3mm。
[0065] 其中,步骤(3)中的手术刀模具为一模多穴的模具。
[0066] 其中,步骤(5)后,还包括步骤(6),将步骤(5)得到的非晶合金手术刀进行切割浇 铸口和溢流口。
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