СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕДИЦИНСКОГО КОНЦЕВОГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ Российский патент 1995 года по МПК C23C8/36 A61B1/00 C21D1/78 

Изобретение относится к металлургии, в частности к комплексной химико-термической обработке с использованием электролитного и вакуумного плазменных нагревов, и может найти применение также в приборостроении.

Известен способ цементации и нитроцементации при электролитном плазменном нагреве высокохромистой стали IХ17H2 Дкраджи В. Н., Брянцев И. В., Пасинковский Е. А. Электронная обработка материалов, 1977, N 2, с. 15.

Недостаток способа в образовании хрупкой ледебуритной фазы в поверхностном слое, пониженная коррозионная стойкость поверхности инструмента.

Известен способ обработки деталей, включающий обработку в электролитной плазме и последующее напыление нитрида титана применим преимущественно к криогенно упрочненным сталям типа 14Х17Н8М2, 09Х18И9 - селект при изготовлении деталей микроклапанов, но сложен для массового производства.

Наиболее близким к изобретению является способ обработки для получения пленки нитрида титана с предварительной подготовкой поверхности доводкой, обезжириванием и обработкой в атмосфере аргона с добавкой азота.

Недостатки способа в неэффективности для предварительно закаленных легированных сталей, в пониженном классе чистоты поверхности и повышенной хрупкости слоя, в сложности осуществления и повышенной трудоемкости.

Цель - повышение класса чистоты, прочности и коррозионной стойкости инструмента при повышении технологичности обработки.

Предложенный способ обработки включает проведение плазменной зоной обработки в электролитной плазме с одновременной закалкой при температуре 940-960^оС в течение 1-2,5 мин в среде, содержащей равные количества хлористого аммония, азотнокислого аммония и карбамида, а также отпуск с напылением в ионной плазме нитрида титана или нитрида циркония при температуре 350-425^оС в течение 5-15 мин с охлаждением со скоростью 15-80^оС/мин.

Предусматривается также проведение обработки в электролитной плазме после гибки при плотности тока 1,4-1,7 А/см² в электролите с 7-мас.% каждого компонента и проведение плазменного напыления с ионной очисткой поверхности аргоновой плазмой и с нагревом с регламентированной скоростью.

При практической отработке режимов и изготовлении производственных партий инструмента использованы 08Х17Н5М3 по ЧМТУ 1-785-73, сталь 03Х11Н10М2Т по ТУ 14-130-62-73, сталь 25Х17Н2 по ГОСТ 2590-71.

Обработку в электролитной плазме вели на установке УХТО-5М-И, отпуск с напылением в ионной плазме - на установках МИН-2М и установке ИПН-КГУ.

П р и м е р 1. Стилет троакары цельные длиной 180 мм, рукояткой 90 мм и диаметром 5 мм из стали 25Х17Н2 после чистовой механической обработки и деформации ручки обрабатывали по предложенному способу.

Нагрев для закалки вели в электролитной плазме при анодном нагреве в электролите, содержавшем 7 мас.% хлорида аммония, 7 мас.% азотнокислого аммония и 7 мас.% карбамида. Температура нагрева 940^оС, плотность тока 1,4 А/см², время выдержки 2,5 мин.

Отпуск вели на установке ионно-плазменного напыления при температуре 350^оС в течение 5 мин, вначале проводя ионное полирование аргоновой плазмой, затем напыление нитрида титана в атмосфере, содержащей аргон и азот. Скорость охлаждения от температур напыления была 80^оС/мин.

В результате обработки получены троакары с повышенными эксплуатационными свойствами - при прочности основного материала рабочей части 1280-1320МПА и микротвердости поверхности Н0,49-1530-1600 единиц, коррозионная стойкость была лучше 0,0002 мм/год.

При эксплуатации не наблюдалось зонного износа острого лезвия, усилие прокалывания сократилось в 1,5 раза, исключены шаржирование и износ по образующей троакаров направляющей трубкой. Трудоемкость обработки сократилась в 1,3 раза.

П р и м е р 2. Расширители медицинские гинекологические изготовляли из стали 08Х17Н5М3, прутков диаметром 7,5 мм и после деформации ручки на длине 70 мм проводили доводку рабочей части на длине 140 мм.

Вначале проводили обработку в электролитной плазме при температуре 960^оС в течение 1,5 мин в электролите, содержащем 9 мас.%, каждого из компонентов-хлористого аммония, азотнокислого аммония и карбамида. Затем обрабатывали инструмент на установке ионно-плазменного напыления УИПН-2 при 425^о в течение 15 мин с охлаждением со скоростью 15^о С/мин, напыление нитрида циркония велось по всей поверхности рабочей части и рукоятки.

Обработка позволила повысить класс чистоты поверхности до R_a=0,32 мкм, коррозионная стойкость повысилась на 2 балла, прочностные характеристики, прочность при растяжении 1170 1180 МПа, удлинение 14-15%.

Износостойкость повысилась в 3 раза, при этом кратность переполирования и повторных напылений составила 4-5 крат, что практически было невыполнимым для стандартного серийного инструмента.

В таблице приведены сравнительные характеристики концевого инструмента из нержавеющей упрочняемой стали 16Х11Н2В2МФ при обработке по предложенному и известному способам.

Предложенный способ прост в осуществлении на серийном оборудовании и позволяет повысить эксплуатационные характеристики концевого медицинского инструмента.

Способ изготовления медицинского концевого инструмента из нержавеющей стали включает механическую обработку, нитроцементацию рабочей части с одновременной закалкой при температуре 940-960°С в течение 1-2,5 мин при онодном нагреве в электролите, содержащем равное количество хлористого аммония, азотнокислого аммония и карбамида, ее доводку и отпуск инструмента при температуре 350-425°С в течение 5-15 мин с одновременным ионно-плазменным напылением нитридов титана или циркония с последующим охлаждением со скоростью 15-80°С. 7 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕДИЦИНСКОГО КОНЦЕВОГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ, включающий механическую обработку, отпуск, нитроцементацию рабочей части в электролитной плазме при анодном нагреве в электролите, содержащем хлористый аммоний, и доводку, отличающийся тем, что нитроцементацию ведут с одновременной закалкой при 940 - 960^oС в течение 1 - 2,5 мин в электролите, дополнительно содержащем азотнокислый аммоний и карбамид при равном количестве всех компонентов, а отпуск проводят после доводки при 350 - 425 ^oС в течение 5 - 15 мин при одновременном напылении нитридов титана или циркония и с охлаждением со скоростью 15 - 80^oС/с. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку в электролитной плазме ведут после гибки рабочей части и слесарной доводки по лекалам. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что анодный нагрев в электролитной плазме ведут при плотности тока 1,4 - 1,7 А/см². 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что количество компонентов в электролите составляет 7 - 9 мас.% каждого. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед началом напыления проводят ионную очистку аргоновой плазмой в течение 60 - 90 с. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что зонную обработку в электролитной плазме проводят на 1/2 общей длины инструмента. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев при напылении нитридов проводят со скоростью 300 - 700^oC/ч. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что напыление натридов проводят на всю длину инструмента.