一种镁或镁合金毛细管的短流程制备方法

摘要

一种镁或镁合金毛细管的短流程制备方法，包括如下步骤：首先采用连续定向凝固技术制备内外表面光亮、具有连续柱状晶组织、冷加工性能优良的小直径薄壁镁或镁合金管材；然后在不进行任何表面处理的情况下直接对镁或镁合金管材进行后续拉拔加工，拉拔加工过程中不需进行中间退火或仅需少量低温退火，短流程高效制备出镁或镁合金毛细管。本发明由于采用将连续定向凝固技术制备的小直径薄壁镁或镁合金管材直接进行拉拔加工制成镁或镁合金毛细管，而且在拉拔加工过程中无需进行中间退火或仅需少量低温退火，因此本发明的工艺流程短，生产效率高，成本低，而且毛细管拉拔加工过程中无切断、机加工、酸洗等工序，可大幅度提高毛细管的加工效率。

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料加工技术领域，特别是涉及一种镁或镁合金毛细管的短流程制备方法。

背景技术

血管内支架是治疗心血管疾病最有效的方法之一，被广泛应用于人体医疗等领域。金属毛细管是金属血管内支架的主要部件，是决定金属血管内支架质量的关键。目前，所用的金属血管内支架材料主要有不锈钢、钴合金和钛合金等金属毛细管，但这些金属毛细管存在永久性存留体内、具有一定的致血栓形成性、再狭窄仍较高和可造成血管壁薄弱等问题，使其应用受到极大限制，因而迫使人们寻找新的替代金属毛细管材料。研究发现，与传统金属毛细管材料相比，镁及镁合金具有显著优势：（1） 镁是人体内必需的元素，是仅次于钙、钠和钾的常量元素，2） 镁在人体中具有可降解性，易被机体组织吸收，过量的镁离子可通过尿液排出体外，（3）其腐蚀产物对人体无毒害作用，并且参与人体正常代谢，能够有效避免植入后期对血管壁的刺激而导致内膜增生及再狭窄，（4） 与其它生物医用金属材料相比，镁与人骨力学相容性更好，可有效避免由于植入材料与人骨弹性模量不匹配造成骨骼强度降低和愈合迟缓等问题，（5） 镁资源相对较丰富，价格低廉[见：戚文军.广东省镁工业技术路线图.广州：华南理工大学出版社，2010：P34]。因此，镁及镁合金作为新一代生物医用金属材料表现出巨大的潜力，在人体医疗等领域作为不锈钢、钴合金和钛合金等金属的替代材料具有潜在的应用前景。

然而，用于血管内支架等的医用镁或镁合金毛细管要求材料必须具有优良的可降解性、生物相容性以及良好的力学相容性。因此，只有制备纯净度高、成分均匀、表面质量优秀的镁或镁合金毛细管才能满足医用要求。目前开发的镁或镁合金毛细管一般制备工艺为：铸锭 → 热挤压 → 固溶处理+淬火 → 机加工 → 固溶处理+淬火 → 加热+空拉拔 → 固溶处理+淬火 → 表面抛光[见：于宝义, 吴永广, 何淼, 等. 一种用于可降解血管支架的镁合金超细薄壁管成形工艺. 中国专利，CN101085377A, 2007-01-12]。以上毛细管生产方法具有生产技术较成熟，产品质量较稳定等优点，但工艺繁杂、流程长、能耗大、生产效率低，生产成本高；铸锭成分均匀性较差，同一铸锭制备的毛细管性能均一性较差；材料在加工过程中和加工后，表面易氧化，表面质量差；材料浪费严重、成材率低；多次空拉拔时由于金属流动的不均匀性容易造成毛细管内表面起皱和壁厚不均匀，从而影响镁或镁合金毛细管的表面质量。以上这些问题都极大地限制了医用镁或镁合金毛细管的快速发展和推广应用。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种生产工艺简单、流程短、效率高、成本低、制备的产品性能高的镁或镁合金毛细管的短流程制备方法。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的镁或镁合金毛细管的短流程制备方法，其特点是包括如下步骤：

A、将镁或镁合金在700～850℃下熔化，采用下拉法在连续定向凝固设备上以30～50mm/min的拉坯速度制备出外径为5.0～10.0mm、壁厚为1.0～2.0mm且内外表面光亮、具有连续柱状晶组织、冷加工性能优良的镁或镁合金管材。

B、不经任何表面处理直接将镁或镁合金管材进行多道次拉拨加工，拉拨加工过程中无需进行中间退火或仅需少量低温退火，且拉拨加工是先进行1～15道次有芯拉拨，再进行1～15道次空拉拨，有芯拉拨和空拉拨的拉拨道次加工率均在1.2～1.5之间，最终获得外径为1.0～3.0mm、壁厚为0.1～0.5mm的镁或镁合金毛细管。

其中，本发明制备的连续定向凝固镁或镁合金管材的内外表面光亮，无需机加工、酸洗等处理，即可直接用于后续拉拔加工，并经过1～15道次有芯拉拔和空拉拔，短流程成形镁或镁合金毛细管；而且，可以根据需要在拉拔加工过程中实施1～2次低温退火，其退火温度低于镁或镁合金管材的再结晶温度。

本发明的优点在于：

1、与传统毛细管制备加工方法相比，本发明采用连续定向凝固技术生产的小直径薄壁管材具有连续柱状晶组织，其冷加工延伸变形能力显著优于各种铸造和变形组织管坯，有利于提高道次加工率，减少加工道次。

2、管材内外表面光亮，无需进行任何表面处理就可以直接进行拉拔加工，拉拔加工过程中不需进行中间退火或仅需少量低温退火，有利于大幅度缩短流程，提高生产效率，提高成材率，降低生产成本。

3、采用本发明可以减少甚至省除中间退火工序，可有效减少润滑剂等在退火后表面氧化，有利于获得表面质量优良的毛细管。

4、毛细管拉拔加工过程中无切断、机加工、酸洗等工序，可大幅度提高毛细管加工效率，可有效防止金属屑和其它异物粘附管材表面，保证内表面质量。

具体实施方式

本发明所述的镁或镁合金毛细管的短流程制备方法，包括如下步骤：

A、将镁或镁合金在700～850℃下熔化，采用下拉法在连续定向凝固设备上以30～50mm/min的拉坯速度制备出外径为5.0～10.0mm、壁厚为1.0～2.0mm且内外表面光亮、具有连续柱状晶组织、冷加工性能优良的镁或镁合金管材。

B、不经任何表面处理直接将镁或镁合金管材进行多道次拉拨加工，拉拨加工过程中无需进行中间退火或仅需少量低温退火，且拉拨加工是先进行1～15道次有芯拉拨，再进行1～15道次空拉拨，有芯拉拨和空拉拨的拉拨道次加工率均在1.2～1.5之间，最终获得外径为1.0～3.0mm、壁厚为0.1～0.5mm的镁或镁合金毛细管。

其中，本发明制备的连续定向凝固镁或镁合金管材的内外表面光亮，无需机加工、酸洗等处理，即可直接用于后续拉拔加工，并经过1～15道次有芯拉拔和空拉拔，短流程成形镁或镁合金毛细管；而且，可以根据需要在拉拔加工过程中实施1～2次低温退火，其退火温度低于镁或镁合金管材的再结晶温度。

实施例1：尺寸为f3.0×0.5mm的纯镁毛细管的制备方法

采用纯度为99.99%的镁在850℃下熔化，采用下拉法在连续定向凝固设备上以30mm/min的拉坯速度制备出f10.0×2.0mm的内外表面光亮、具有连续柱状晶组织的纯镁管材；将表面光亮的小直径薄壁纯镁管材直接进行带芯头盘拉，经过10道次拉拔成f4.0×0.35mm的管材，再经过3道次空拉拔成f3.0×0.5mm的纯镁毛细管。其中，拉拔道次延伸系数在1.2～1.5之间，润滑剂为植物油。

实施例2：尺寸为f2.0×0.35mm的纯镁毛细管的制备方法

采用纯度为99.99%的镁在750℃下熔化，采用下拉法在连续定向凝固设备上以40mm/min的拉坯速度制备出f7.5×1.0mm内外表面光亮、具有连续柱状晶组织的纯镁管材；将表面光亮的小直径薄壁纯镁管材直接进行带芯头盘拉，经过10道次拉拔成f4.0×0.35mm的管材，再经过3道次空拉拔成f2.0×0.35mm的纯镁毛细管。其中，拉拔道次延伸系数在1.2～1.5之间，润滑剂为植物油。

实施例3：尺寸为f1.0×0.1mm的纯镁毛细管的制备方法

采用纯度为99.99%的镁在700℃下熔化，采用下拉法在连续定向凝固设备上以50mm/min的拉坯速度制备出f5.0×1.0mm的内外表面光亮、具有连续柱状晶组织的纯镁管材；将表面光亮的小直径薄壁纯镁管材直接进行带芯头盘拉，经过3道次拉拔成f4.0×0.3mm的管材，再经过10道次芯杆拉拔成f1.0×0.1mm的纯镁毛细管。其中，拉拔道次延伸系数在1.2～1.5之间，润滑剂为植物油。

本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。