【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钴基材料，具体涉及一种医用钴基合金氮元素控制方法。
技术介绍
1、钴铬钼合金是一种以钴为基体，辅以铬和钼合金化，合金中虽然加入较多的合金元素，但其仍保持钴的晶体结构特征（高温为面心立方结构，而中低温转变为密排六方结构），应用于人体的生物变形结构材料，钴铬钼合金中马氏体的存在，极大地提高了合金的变形难度，严重影响该合金的应用。
2、在公开号为cn 106011542 a的中国专利中，提到了一种医用全奥氏体钴铬钼合金，按质量百分比包括如下组分：铬26-33份、钼4.5-7.5份、氮0.08-0.25份、余量为钴和杂质。本专利技术还公开了医用全奥氏体钴铬钼合金的制备方法是在1490～1600℃的条件下熔炼得到液态合金，凝固冷却至1050℃～1250℃保温2.5～3小时后空冷得到全奥氏体钴基合金铸锭。本专利技术的目的是提供可锻造、可热处理、非磁性的全奥氏体钴基合金，尽管上述方案有益效果诸多，但是该方案中，氮元素添加含量难以精确控制，其制成的钴基合金中氮化层分布不均匀，从而导致合金的性能不理想，存在局限性。
3、因此，亟待一种医用钴基合金氮元素控制方法，用以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种医用钴基合金氮元素控制方法，本方法中氮元素添加量精确控制，制备得到的钴基合金中氮化层分布均匀，合金的表面硬度、耐磨性和腐蚀抗性俱佳，从而导致合金的性能优越。
2、为实现上述目的，本专利技术所述一种医用钴基合金氮元素控制方法，包括
3、s1、合金准备，将纯度大于99.9%以上的钴、钼和铬合金以及氮化铬中间合金，置于真空感应加热炉中，其中合金含量以质量份数计：钼 5-8份、铬31-38份、钴54-64份；
4、s2、合金熔炼，先将真空感应加热炉抽至真空，使其内部真空度低于10-2kpa，启动真空感应加热炉，对钴、钼和铬合金进行加热，加热温度为1500℃～1700℃，使得合金熔化；
5、s3、引入氮元素，在合金熔化过程中，控制反应温度，反应温度为1300℃～1500℃，加入氮化铬中间合金，在合金中引入氮元素，所述氮含量在1450～1500ppm；
6、s4、氮元素分散，在合金熔炼过程中，加入表面活性剂，确保均匀涂覆在合金表面，表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性表面活性剂中的一种或多种，提高氮元素在合金中的分散度，增强其均匀性；
7、s5、等离子体增强化学气相沉积，在表面活性剂处理后，引入等离子体增强氮气，并进行氮化层的沉积，通过等离子体生成的活性物种，实现更均匀、致密的氮化层，随后进行热处理，进一步改善合金的性能；
8、s6、均匀冷却，待合金熔化均匀后，将合金钢液倒入铸模，进行冷却凝固，得到医用钴基合金。
9、所述合金中总氮含量计算如下：
10、
11、其中c表示合金中氮含量百分比，mn表示氮的质量，ma表示合金的总质量，控制氮含量在1450～1500ppm。
12、所述s2中合金熔炼时间为40～50min。
13、所述s3中反应时间为5～8h。
14、所述表面活性剂与合金的质量比为2-5：100。
15、所述阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基氯化氨、十二烷基二甲基苄基氯化氨和双十二烷基二甲基氯化氨；
16、所述阴离子表面活性剂如油酸钠、烷基琥珀酸酐钠盐，椰子油酸钠；
17、所述两性表面活性剂如椰油酰胺丙基甜菜碱、十二烷基甜菜碱、十二烷基二甲基氧化氨。
18、所述s5中热处理表示为：
19、
20、其中q为热处理过程中吸收的热量，c为热处理物料的热容量，m是合金的质量，δt是热处理温度的变化。
21、所述s5中氮化层的沉积速率为：
22、
23、其中dr为沉积速率，ct是沉积层厚度，dt是沉积时间。
24、本专利技术所述一种医用钴基合金氮元素控制装置，包括：
25、真空感应炉，所述真空感应炉内含有中频熔炼炉，为氧化铝或者氧化镁坩埚，用于承载合金；
26、加料口，用于添加合金到中频熔炼炉中；
27、表面活性剂处理装置，用于在合金表面引入表面活性剂，控制表面活性剂的浓度、温度和处理时间；
28、等离子体增强化学气相沉积装置，用于沉积更均匀、致密的氮化层，控制反应条件，控制气氛、气体流量、等离子体功率和反应温度；
29、流体控制系统，用于控制表面活性剂处理和等离子体增强化学气相沉积，精确控制液体或气体的流量。
30、本专利技术所述一种医用钴基合金氮元素控制方法，其有益效果在于：本专利技术方法在合金熔化过程中，加入氮化铬中间合金，在合金中引入氮元素，通过控制氮化铬的含量来确保合金中氮元素的精确控制，表面活性剂的引入有助于提高氮元素在合金中的分散度，等离子体增强化学气相沉积则能够形成更均匀、致密的氮化层，有助于提高合金的表面硬度、耐磨性和腐蚀抗性，更好地控制氮元素的分布，能够更精细地控制合金的微观结构，提高合金的强度、韧性和疲劳寿命。
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1.一种医用钴基合金氮元素控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金氮元素控制方法，其特征在于：所述合金中总氮含量计算如下：
3.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金氮元素控制方法，其特征在于：所述S2中合金熔炼时间为40～50min。
4.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金氮元素控制方法，其特征在于：所述S3中反应时间为5～8h。
5.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金氮元素控制方法，其特征在于：所述阳离子表面活性剂为十二烷基三甲基氯化氨、十二烷基二甲基苄基氯化氨和双十二烷基二甲基氯化氨；
6.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金氮元素控制方法，其特征在于：所述表面活性剂与合金的质量比为2-5：100。
7.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金氮元素控制方法，其特征在于：所述S5中热处理表示为：
8.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金氮元素控制方法，其特征在于：S5中氮化层的沉积速率为：
【技术特征摘要】
1.一种医用钴基合金氮元素控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金氮元素控制方法，其特征在于：所述合金中总氮含量计算如下：
3.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金氮元素控制方法，其特征在于：所述s2中合金熔炼时间为40～50min。
4.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金氮元素控制方法，其特征在于：所述s3中反应时间为5～8h。
5.根据权利要求1所述的一种医用钴基合金氮...
【专利技术属性】
技术研发人员：马玉天，程少逸，王江，张东，马磊，邓洪民，周华，陈韩锋，卢苏君，周文政，陈旭军，杜辰宇，
申请(专利权)人：金川镍钴研究设计院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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