一种用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具及钎焊方法

摘要

一种用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具及钎焊方法，本发明涉及一种用于连接医用颚型组织吻合器固定钳头的卡具及钎焊方法，它要解决医用吻合器固定钳头的绝缘片与金属片的钎焊界面易出现未焊合孔洞和钎焊生产周期长的问题。卡具由石墨底座、石墨压块和Nb压块组成，在石墨底座的底座体的外缘径向上开有多个凹槽，Nb压块嵌入凹槽中，石墨压块压盖在石墨底座的上方。钎焊方法：一、切割钎料；二、对氧化锆陶瓷、不锈钢片和AgCuTi钎料进行清洗；三、装配卡具；四、控制加热速率和钎焊温度进行钎焊连接。本发明实现氧化锆陶瓷与不锈钢片的冶金结合，没有出现未焊合的孔洞，同时钎焊生产周期短，利于实现批量生产。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于连接医用颚型组织吻合器固定钳头的卡具及钎焊方法，具体涉及 用于连接医用吻合器固定钳头的绝缘片与金属片的卡具和连接方法。

背景技术

吻合器在医疗产业上具有广泛的应用，是医学上使用的替代手工缝合的设备，主要工 作原理是利用钛钉对组织进行离断或吻合。氧化锆陶瓷由于其良好的绝缘性能，用作吻合 器前端固定钳头的绝缘片。304不锈钢作为工业中一种常见的材料，具有良好的导电性， 用作吻合器前端固定钳头的金属片。

固定钳头的氧化锆陶瓷和不锈钢连接接头，不仅形状复杂，还具有特殊的连接要求。 为了保证固定钳头具有一定的加持力，不在缝合过程中失效，要求氧化锆陶瓷和不锈钢的 接头焊接面没有各种孔洞缺陷且具有一定的强度；为了保证缝合力均匀一致，要求焊后的 不锈钢表面平整均匀；为了保证在缝合过程中，不发生短路危险，要求钎料不能溢出氧化 锆陶瓷和不锈钢的连接面，流向不锈钢或氧化锆陶瓷侧面。尽管关于氧化锆陶瓷和不锈钢 的钎焊有相关报道，但满足医用吻合器固定钳头特殊形状和特殊要求的氧化锆陶瓷和不锈 钢连接加技术还未有报道。

发明内容

本发明目的是为了解决医用吻合器固定钳头的绝缘片与金属片的钎焊界面容易出现 未焊合孔洞和钎焊生产周期长的问题，而提供一种用于钎焊医用颚型组织吻合器氧化锆陶 瓷/不锈钢固定钳头的卡具及钎焊方法。

本发明用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具由石墨底座、石墨压 块和Nb压块组成；所述的石墨底座的底座体为圆柱形，在底座体的轴线上设置有轴柱， 沿底座体的外缘径向上开有多个矩形凹槽，在每个矩形凹槽的下方再开设u形槽，且u 形槽的开口方向沿底座体的径向方向，石墨压块在圆柱形石墨压块体的轴线上开有通孔， 石墨底座的轴柱穿过该通孔，Nb压块嵌入底座体上的矩形凹槽中，其中长方体形状的Nb 压块下表面设置有u形凸缘。

本发明医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的钎焊方法按下列步骤实现：

一、根据医用吻合器固定钳头的氧化锆陶瓷和不锈钢片的尺寸，将AgCuTi钎料切割 成U形；

二、将切割后的AgCuTi钎料放在质量浓度为5%的稀盐酸溶液中超声浸泡1min ～30min，然后用清水冲洗干净，再使用丙酮对氧化锆陶瓷、不锈钢片和清水冲洗后的 AgCuTi钎料进行超声清洗，清洗15min～30min后烘干备用；

三、将清洗后的氧化锆陶瓷置于石墨底座的u形槽内，然后在氧化锆陶瓷的待焊表面 同心叠放上清洗后的AgCuTi钎料和清洗后的不锈钢片，在不锈钢片的表面分别施加上 Nb压块及石墨压块，完成用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具装配；

四、将步骤三装配好的用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具放置 在真空钎焊炉中，抽真空至真空度小于4×10^-3Pa，控制加热速率为5～40℃/min，以 820～1000℃的钎焊温度进行钎焊连接，保温1～60min后以1～30℃/min的降温速率降温至 80℃以下，开炉取出完成医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的钎焊。

本发明所采用的钎焊方法用于钎焊医用颚型组织吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳 头，固定钳头的绝缘片为ZrO₂陶瓷，固定钳头的金属片为304不锈钢片，由于待焊件的 形状细长复杂，为了保证在焊接过程中，钎料与母材紧密接触，设计合适的卡具，保证氧 化锆陶瓷、AgCuTi钎料和不锈钢片的精确定位，优化焊接的控制参数，实现氧化锆陶瓷 与不锈钢片的冶金结合，使焊后的钎料未溢出焊接面，获得的接头强度达到50±5MPa， 没有出现未焊合的孔洞，而且能保证长期储存后接头不失效。由于钎焊生产周期仅为5～6 小时，且可在同一炉中进行多件产品焊接，因此采用本发明的固定钳头的卡具进行钎焊的 方法效率高，利于实现批量生产。

附图说明

图1为本发明用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具的装配图，1— 石墨底座，2—石墨压块，3—Nb压块；

图2为本发明用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具装配局部的放 大图，1—石墨底座，2—石墨压块，3—Nb压块，4—氧化锆陶瓷，5—不锈钢片，6—AgCuTi 钎料；

图3为氧化锆陶瓷与不锈钢片的装配示意图，4—氧化锆陶瓷，5—不锈钢片；

图4为石墨底座的剖面示意图，11—底座体，12—轴柱，13—u形槽，14—矩形凹槽；

图5为石墨底座的俯视示意图；

图6为Nb压块的主视示意图，31—u形凸缘；

图7为Nb压块的俯视示意图；

图8为石墨压块的剖面示意图；

图9为实施例一经过步骤一切割后的AgCuTi钎料外形示意图；

图10为实施例一钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头得到的焊后接头的金 相界面图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡 具由石墨底座1、石墨压块2和Nb压块3组成；所述的石墨底座1的底座体11为圆柱形， 在底座体11的轴线上设置有轴柱12，沿底座体11的外缘径向上开有多个矩形凹槽14， 在每个矩形凹槽14的下方再开设u形槽13，且u形槽13的开口方向沿底座体11的径向 方向，石墨压块2在圆柱形石墨压块体的轴线上开有通孔，石墨底座1的轴柱12穿过该 通孔，Nb压块3嵌入底座体11上的矩形凹槽14中，其中长方体形状的Nb压块3下表 面设置有u形凸缘31。

通过本实施方式用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具可以保证氧 化锆陶瓷、AgCuTi钎料和不锈钢片的精确定位，避免了焊后的钎料溢出焊接面。

具体实施方式二：本实施方式医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的钎焊方法按 下列步骤实现：

一、根据医用吻合器固定钳头的氧化锆陶瓷和不锈钢片的尺寸，将AgCuTi钎料切割 成U形；

二、将切割后的AgCuTi钎料放在质量浓度为5%的稀盐酸溶液中超声浸泡1min ～30min，然后用清水冲洗干净，再使用丙酮对氧化锆陶瓷、不锈钢片和清水冲洗后的 AgCuTi钎料进行超声清洗，清洗15min～30min后烘干备用；

三、将清洗后的氧化锆陶瓷置于石墨底座的u形槽内，然后在氧化锆陶瓷的待焊表面 同心叠放上清洗后的AgCuTi钎料和清洗后的不锈钢片，在不锈钢片的表面分别施加上 Nb压块及石墨压块，完成用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具装配；

四、将步骤三装配好的用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具放置 在真空钎焊炉中，抽真空至真空度小于4×10^-3Pa，控制加热速率为5～40℃/min，以 820～1000℃的钎焊温度进行钎焊连接，保温1～60min后以1～30℃/min的降温速率降温至 80℃以下，开炉取出完成医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的钎焊。

通过本实施方式的钎焊方法实现了氧化锆陶瓷与不锈钢片的冶金结合，并且焊后钎料 未溢出焊接面，获得的接头强度高，能够保证长期储存后接头不失效。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中所述的AgCuTi钎 料由质量分数为60%～75%的Ag，15%～30%的Cu和1%～10%的Ti组成。其它步骤及参 数与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤一切割后的 AgCuTi钎料厚度为20～200μm。其它步骤及参数与具体实施方式二或三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是步骤四控制加热速 率为10～38℃/min。其它步骤及参数与具体实施方式二至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二至五之一不同的是步骤四以 820～900℃的钎焊温度进行钎焊连接。其它步骤及参数与具体实施方式二至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式二至六之一不同的是步骤四以 820～1000℃的钎焊温度进行钎焊连接，保温10min后以1～30℃/min的降温速率降温至 80℃以下。其它步骤及参数与具体实施方式二至六之一相同。

实施例一：本实施例用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具由石墨 底座1、石墨压块2和Nb压块3组成；所述的石墨底座1的底座体11为圆柱形，在底座 体11的轴线上设置有轴柱12，沿底座体11的外缘径向上开有3个矩形凹槽14，在每个 矩形凹槽14的下方再开设u形槽13，且u形槽13的开口方向沿底座体11的径向方向， 石墨压块2在圆柱形石墨压块体的轴线上开有通孔，石墨底座1的轴柱12穿过该通孔， Nb压块3嵌入底座体11上的矩形凹槽14中，其中长方体形状的Nb压块3下表面设置 有u形凸缘31。

其中所述的医用吻合器为颚型组织吻合器，底座体11的直径为90mm，高度为20mm； 石墨压块2的直径为90mm，高度为9mm；矩形凹槽14的深度为3mm；u形槽13的深 度为2.2mm；Nb压块3的长度为20mm，Nb压块3的宽度为15mm，Nb压块3的下表 面设置的u形凸缘31的高度为3mm。

实施例二：本实施例采用实施例一的用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳 头的卡具进行钎焊方法按下列步骤实施：

一、根据医用吻合器固定钳头的氧化锆陶瓷和不锈钢片的尺寸，将AgCuTi钎料切割 成U形；

二、将切割后的AgCuTi钎料放在质量浓度为5%的稀盐酸溶液中超声浸泡10min， 然后用清水冲洗干净，再使用丙酮对氧化锆陶瓷、不锈钢片和清水冲洗后的AgCuTi钎料 进行超声清洗，清洗15min后烘干备用；

三、将清洗后的氧化锆陶瓷置于石墨底座的u形槽内，然后在氧化锆陶瓷的待焊表面 同心叠放上清洗后的AgCuTi钎料和清洗后的不锈钢片，在不锈钢片的表面分别施加上 Nb压块及石墨压块，完成用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具装配；

四、将步骤三装配好的用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具放置 在真空钎焊炉中，抽真空至真空度为3×10^-3Pa，控制加热速率为35℃/min，以840℃的钎 焊温度进行钎焊连接，保温10min后以8℃/min的降温速率降温至80℃，开炉取出完成 医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的钎焊。

本实施例步骤一经过切割后的AgCuTi钎料的厚度为100μm，其线切割尺寸为外径 为3.8mm，内径为2.4mm，长度为16mm。所使用的AgCuTi钎料由质量分数为68.4%的 Ag，26.6%的Cu和5%的Ti组成。

本实施例步骤二所述的氧化锆陶瓷片的外径为4.68mm，内径为1.98mm，整体长度 为16.64mm；不锈钢片的外径为4.4mm，内径为2mm，整体长度为23.86mm，不锈钢片 的材料为304钢。

本实施例步骤三氧化锆陶瓷与不锈钢片同心摆放，将AgCuTi钎料放置在氧化锆陶瓷 与不锈钢焊接面之间，然后放入石墨底座的凹槽中，石墨底座起到对整个卡具进行支撑和 定位的作用，而Nb压块用于对一个位置的氧化锆陶瓷绝缘片与不锈钢片钎焊接头施加压 力，保证钎料与氧化锆陶瓷绝缘片、不锈钢片的焊接面相接触，Nb压块在不锈钢表面的 位置靠石墨底座槽的侧面进行定位。待以上工件按照同一方法装配完毕后，使石墨压块沿 着轴柱滑向Nb压块表面，完成医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具组装。

采用本实施例的钎焊方法对氧化锆陶瓷绝缘片与不锈钢片钎焊后，钎料未溢出不锈钢 与氧化锆陶瓷的连接面，焊后接头的金相界面如图10所示，图中左侧为不锈钢片，右侧 为氧化锆陶瓷，经过此金相图片观察，发现不锈钢与钎料及钎料与氧化锆陶瓷的界面结合 良好，没有出现未焊合的孔洞，随炉试件的焊接强度达到50±5MPa,钎焊接头强度可以达 到使用要求。