CoCrMo合金、其制备方法及其用途技术

本发明专利技术提供一种CoCrMo合金、其制备方法及其用途，属于合金制备技术领域。该合金各组分的质量百分含量包括：C：0.10～0.35%，Cr：26.5～30.0%，Mo：4.5～7.0%，Ni：0.5～1.0%，Fe：0.5～1.0%，Mn：0.5～1.0%，Si：0.5～1.0%，N：0.1～0.2%，Co为余量。该合金的铸件的制备方法包括以下步骤：按照各组分的质量百分含量获取合金元素和中间合金；合金元素和中间合金经过熔炼后，得到待浇注母合金锭；待浇注母合金锭经过铸造成型和后处理，得到CoCrMo合金的人工植入物铸件。该铸件本体取样室温抗拉强度、屈服强度、延伸率好，且稳定，可以满足批量生产CoCrMo合金人工植入物的需求。合金人工植入物的需求。合金人工植入物的需求。

CoCrMo alloy, its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
CoCrMo合金、其制备方法及其用途


[0001]本专利技术涉及合金制备
，特别是涉及CoCrMo合金、其制备方法及其用途。

技术介绍

[0002]CoCrMo合金铸件人工植入物生产后一般是铸态使用，或者热等静压态使用，或者固溶态使用。此三种状态的结果是代表力学性能的单铸试棒容易合格，但人工植入物铸件本体取样力学性能，包括室温抗拉强度、屈服强度和延伸率等参数经常不合格，长期困扰生产厂，经常出现由于力学性能不合格而导致整批铸件报废，生产成本大幅增加，或者产品使用寿命降低，只能降级使用。
[0003]CoCrMo合金和不锈钢、钛合金相比，具有良好的拉伸性能、耐腐蚀性能和与人体良好的生物相容性，已成为临床中最理想的人工植入物用材料，并被广泛应用于金属髋和膝关节等外科植入物。在生产过程中，CoCrMo合金试棒力学性能很容易达标，但是其制造的铸造人工植入物铸件本体取样力学性能的室温抗拉强度、屈服强度和延伸率经常不合格，长期困扰生产者，经常出现由于室温拉伸性能不合格而导致整批铸件报废，生产成本大幅增加。CoCrMo合金微观组织由钴基面心立方基体相和碳化物相组成，本专利技术主要通过改变CoCrMo合金成分，增加和优化铸件热等静压和热处理制度，从而改变铸件微观组织，提高合金室温抗拉强度、屈服强度和延伸率，同时减少性能波动，从而保证室温拉伸性能。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种CoCrMo合金、其制备方法及其用途，采用该CoCrMo合金及铸件制备方法得到的CoCrMo合金的铸件本体取样室温抗拉强度、屈服强度、延伸率好，且稳定，可以满足批量生产CoCrMo合金人工植入物铸件的需求。
[0005]为了达到上述第一个目的，本专利技术提供的CoCrMo合金的技术方案如下：本专利技术提供的CoCrMo合金各组分的质量百分含量包括：C：0.10～0.35%，Cr：26.5～30.0%，Mo：4.5～7.0%，Ni：0.5～1.0%，Fe：0.5～1.0%，Mn：0.5～1.0%，Si：0.5～1.0%，N：0.1～0.2%，Co为余量。
[0006]为了达到上述第二个目的，本专利技术提供的CoCrMo合金的制备方法的技术方案如下：本专利技术提供的CoCrMo合金的铸件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照各组分的质量百分含量包括：C：0.10～0.35%，Cr：26.5～30.0%，Mo：4.5～7.0%，Ni：0.5～1.0%，Fe：0.5～1.0%，Mn：0.5～1.0%，Si：0.5～1.0%，N：0.1～0.2%，Co为余量获取合金元素，其中，N以CrN中间合金形式获取；所述合金元素和中间合金经过熔炼后，得到待浇注母合金锭；所述待浇注母合金锭经过铸造成型和后处理，得到所述CoCrMo合金的人工植入物铸件。
[0007]本专利技术提供的CoCrMo合金的制备方法还可以采用以下技术措施进一步实现。
[0008]作为优选，所述合金元素和中间合金经过熔炼后，得到待浇注母合金锭包括以下步骤：所述C、Cr、Mo、Ni、Fe、Mn、Si、Co溶化，得到溶化后的第一合金液；所述溶化后的第一合金液经过精炼，得到充分合金化的第一合金液；所述充分合金化的第一合金液结膜，得到结膜后的第一合金液；向所述结膜后的第一合金液中加入CrN中间合金并升温熔炼，得到第二合金熔体；所述第二合金熔体降温至浇注温度后浇注在锭模中，制成母合金锭。
[0009]作为优选，所述待浇注母合金锭铸造成型包括以下步骤：制备铸造壳型；按照所述CoCrMo合金的目标构型所需的重量，切取与所述目标构型所需的重量相对应的母合金锭；令所述目标构型所需的重量相对应的母合金锭在溶化的状态下在所述铸造壳型中浇注成型，得到成型的铸件。
[0010]作为优选，所述待浇注母合金锭后处理包括以下步骤：所述成型的铸件依次经过热等静压、预处理、固溶处理和时效处理后，得到所述CoCrMo合金的铸件。
[0011]作为优选，所述溶化后的第一合金液经过精炼，得到充分合金化的第一合金液的步骤过程中，精炼持续时间的取值范围为40
‑
60min；向所述结膜后的第一合金液中加入CrN中间合金并升温熔炼，得到第二合金熔体的步骤过程中，熔炼持续时间的取值范围为3
‑
5min；所述第二合金熔体降温至浇注温度后浇注在锭模中，制成母合金锭的步骤过程中，所述浇注温度的取值范围为1550℃
‑
1600℃。
[0012]作为优选，所述制备铸造壳型的步骤包括以下步骤：采用蜡模模具压制，得到待成型CoCrMo合金的铸件的蜡模和浇注系统的蜡模，将铸件蜡模和浇注系统蜡模组合在一起，得到CoCrMo合金的铸件的蜡模组件；在所述CoCrMo合金的铸件蜡模组件表面循环设定的次数涂挂硅溶胶浆料、淋砂、干燥，得到第一中间产物；所述第一中间产物在脱蜡釜中，温度取值范围为150
‑
200℃、压力取值范围为5
‑
7MPa的水蒸气条件下，脱除所述蜡模，得到第二中间产物；所述第二中间产物在700
‑
900℃条件下焙烧2
‑
4h，得到所述铸造壳型。
[0013]作为优选，令所述目标构型所需的重量相对应的母合金锭在溶化的状态下在所述铸造壳型中浇注成型，得到成型的铸件的步骤过程中：所述铸造壳型在浇注前的预热温度取值范围为1000
‑
1100℃；所述目标构型所需的重量相对应的母合金锭在溶化的状态下的温度取值范围为1550
‑
1600℃；所述浇注成型的过程中，环境压力的取值范围为1Pa以内。
[0014]作为优选，所述成型的铸件依次经过热等静压、预处理、固溶处理和时效处理后，得到所述CoCrMo合金的铸件的步骤过程中，处理条件包括：
热等静压：温度取值范围1200
‑
1250℃，保温时长取值范围2
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5h，压力取值范围140
‑
180MPa，随后冷却至室温；预处理：温度取值范围700
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900℃，保温时长取值范围2
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5h，随后空冷至室温；固溶处理：温度取值范围为1210
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1250℃，保温时长取值范围2
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5h，随后快速浸入到盐溶液中冷却至室温；时效处理：温度取值范围为500
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700℃，保温时长取值范围2
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6h，随后空冷至室温。
[0015]为了达到上述第三个目的，本专利技术提供的CoCrMo合金的铸件的用途的技术方案如下：本专利技术提供的CoCrMo合金的铸件用于改善人工植入物本体取样力学性能的用途。
[0016]本专利技术与传统的CoCrMo合金铸造相比，具有显著的优点，通过调控Ni、Fe、Mn、Si元素细微含量稳定及强化了fcc的基体相，提高了基体强度；通过加入一定的N元素扩大了fcc相区，大幅提升了室温屈服强度；通过固溶处理后盐浴冷却进一步加快冷速，得到过饱和固溶体，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CoCrMo合金，其特征在于，各组分的质量百分含量包括：C：0.10～0.35%，Cr：26.5～30.0%，Mo：4.5～7.0%，Ni：0.5～1.0%，Fe：0.5～1.0%，Mn：0.5～1.0%，Si：0.5～1.0%，N：0.1～0.2%，Co为余量。2.权利要求1所述的CoCrMo合金的铸件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照各组分的质量百分含量包括：C：0.10～0.35%，Cr：26.5～30.0%，Mo：4.5～7.0%，Ni：0.5～1.0%，Fe：0.5～1.0%，Mn：0.5～1.0%，Si：0.5～1.0%，N：0.1～0.2%，Co为余量获取合金元素，其中，N以CrN中间合金形式获取；所述合金元素和中间合金经过熔炼后，得到待浇注母合金锭；所述待浇注母合金锭经过铸造成型和后处理，得到所述CoCrMo合金的人工植入物铸件。3.根据权利要求2所述的CoCrMo合金的铸件的制备方法，其特征在于，所述合金元素和中间合金经过熔炼后，得到待浇注母合金锭包括以下步骤：所述C、Cr、Mo、Ni、Fe、Mn、Si、Co溶化，得到溶化后的第一合金液；所述溶化后的第一合金液经过精炼，得到充分合金化的第一合金液；所述充分合金化的第一合金液结膜，得到结膜后的第一合金液；向所述结膜后的第一合金液中加入CrN中间合金并升温熔炼，得到第二合金熔体；所述第二合金熔体降温至浇注温度后浇注在锭模中，制成母合金锭。4.根据权利要求2所述的CoCrMo合金的铸件的制备方法，其特征在于，所述待浇注母合金锭铸造成型包括以下步骤：制备铸造壳型；按照所述CoCrMo合金的目标构型所需的重量，切取与所述目标构型所需的重量相对应的母合金锭；令所述目标构型所需的重量相对应的母合金锭在溶化的状态下在所述铸造壳型中浇注成型，得到成型的铸件。5.根据权利要求2所述的CoCrMo合金的铸件的制备方法，其特征在于，所述待浇注母合金锭后处理包括以下步骤：所述成型的铸件依次经过热等静压、预处理、固溶处理和时效处理后，得到所述CoCrMo合金的铸件。6.根据权利要求3所述的CoCrMo合金的铸件的制备方法，其特征在于，所述溶化后的第一合金液经过精炼，得到充分合金化的第一合金液的步骤过程中，精炼持续时间的取值范围为40
‑
60min；向所述结膜后的第一合金液中加入CrN中间合金并升温熔炼，得到第二合金熔体的步骤过程中，熔炼持续时间的取值范围为3
‑
5min；所述第二合金熔体降温至浇注温度后浇注在锭模中，制成母合金锭的步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明军，吴文津，杨小薇，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：