Гибкий проводник имплантируемого электростимулятора, способ его изготовления и заготовка для его изготовления Советский патент 1983 года по МПК H01B1/02 C22C47/00 C22C49/11 

кобальтовых сплавов не позволяет производить формоизменение с большими вытялсками; низкая чувствительность указанного сопротивления .названных материалов к скорости деформирования обуславливает возможность реализ,сЩйи этого процесса лишь при очень высокой длительности обработки, т.е. при низкой производительности и в.условиях интенсивной циклической ползучести инструмента, существенно снижающей долговечность последнего} ограниченная пластичность указанных материалов приводит к разрушению матрицы гибкого проводника в процессе его формообразования (под влиянием растягивающих напряжений со стороны волокон, особенно при большой разнице в прочностных свойствах компонентов заготовки).

Недостатками известного гибкого проводника имплантируемого электростимулятора являются высокий вес и Низкая удельная прочность. Применени в качестве матрицы нержавеющих сталей и кобальтовых сплавов не позволяет применять наиболее прогрессивные методы получения композиционных материалов, например изотермическое прессование.

Цель изобретения - повышение технологичности изготовления гибкого проводника электростимулятора методом прессования.

Цель достигается тем, что матрицу в гибком проводнике имплантируемого электростимулятора, содержащем волокна из высокоэлектропроводного материала и матрицу из высокопрочного коррозионностойкого нетоксичного сплава, выполняют из титановых сплавов.

Применение в качейтве матрицы гибкого проводника титановых сплавов позволяет усовершенствовать его способ изготовления и повысить технологичность процесса.

Способ включает сборку заготовки из волокон и матрицы, изотермическое прессование и волочение заготовки, причем заготовку помещают в техноло1- ческую оболочку более мягкую, чем волокна, в процессе прессования и более мягкую, чем матрица, в процессе волочения, прессование заготовки, осуществляют при температуре на 50ЮО С ниже температуры образования эвтектики в системе материал волокна - материал матрицы при скорости деформации Юс-.

Реализация способа для изготовления гибкого проводника имплантируемого электростимулятора возможна только при применении особой конструкции заготовки и подбора материалов отдельных элементов заготовки.

Заготовка для изготовления проводника содержит волокна, размещенные

внутри полых элементов из материала матрицы, установленных в монтажной оболочке, причем полые элементы выполнены из материала матрицы, имеющего сопротивление деформации в процессе изотермического прессования выше в центре и ниже по периферии заготовки, а волокна расположены также и в промежутках между полыми элементами.

Изготовление такого гибкого проводника представляется возможным на основе совершенствования как способа изготовления рассматриваемого изделия, так и его конструкции, которая в свою очередь определяется строением обрабатываемой заготовки.Причем задача совершенствования сводится к интенсификации процесса совместного пластического течения всех компонентов составной заготовки, в том числе и на контактных поверхностях между ними. Последнее способствует образованию прочного соединения этих элементов в единое тело.

Наиболее интенсивное развитие укзанного процесса происходит в условиях высокотемпературной изотермической деформации, особенно при обработке в состоянии ползучести при всестороннем сжатии, в частности пр изотермическом прессовании, которое позволяет обеспечить максимальную степень формоизменения заготовки на первой операции, благодаря чему значительно сокращается количество переходов при последующем волочении; установить оптимальные (с точки зрения, максимального использования эффекта ползучести материалов) температурно-временные режимы обработки. Особенно высокий эффект от реализации изотермического деформирования в данном случае достигается, если наиболее прочный и занимающий основную часть объема заготовки материал т.е. матрица, обладает невысоким (как по абсолютной величине, так и в сопоставлении с материалом волокон) сопротивлением деформации и повьошенной чувствительностью этого сопротивления к скорости обработки. . Указанными свойствами в условиях высокотемпературной обработки отличаются титановые сплавы. Целесообраность применения этих материалов в рассматриваемом случае объясняется и рядом других их ценных свойств: высокой пластичностью, повышенной коррозионной стойкостью; низкой токсичностью, обусловившей им особое предпочтение для использования в Медицинской технике; высокой удельной (по отношению к весу) прочность что особенно важно для снижения вес прибора, имплантируемого в живой организм. Одной из наибсхлее сложных задач при прессовании композиционных материалов, состоящих из разнопро ных металлов, является выравнивание : скоростей истечения всех компоненто поскольку мягкие составляющие обычн опережают более прочные, вызывая опасность нарушения сплошности последних .(под влиянием растягивающих напряжений) или создания неравномер ности деформаций по длине изделия. В условиях изотермического прессова ния отмеченная неравномерность истечения определяется в основном ко.н струкЦйёй заготовки:величиной и соотношением указанных выше физикомеханических-свойств у отдельных ее компонентов, ий геометрическими параметрами и. взаимным расположение В частности, она может быть снижена благодаря увеличению доли мягких компонентов (т.е. материала волокон) в общем, объеме заготовки, что, как отмечалось ,выые, полезно также и для увеличения омического сопротивления гибкого проводника. Это можно обеспечить как за счет сокращениятолщины перемычек между волокнами, так и-введением дополнительных волокон между трубчатыми элементами сборной матрищд, образующими соты. Указанные мягкие компоненты заготовки своим опережающим т чением с помощью межконтактных сил тр ния заволакив.ают в очко формообразукщ го инструмента более прочный металл матрицы гибкого проводника. Рассмат риваемый процесс оказывается тем эффективнее, чем тоньше перемычки сот и меньше сопротивлениедеформации их материала, чем выше его пЛас тичность. Другая возможность выравнивания скоростей истечения отдельных ком-, понёнтов заготовки связана с ргщиональным расположением в сечении последней материалов различной проч ности . Оно должно быть таким, чтобы центральная зона, где скорость деформации обычно наибольшая, заторма живалась, а периферия, сдерживаемая силами трения о контейнер, наоборот ускорялась. Для этого сопротивление деформации титановых сплавОв в процессе изотермического прессования должно быть наиболее высоким в цент ре и постепенно понижаться, в сторону монтажной оболочки. Еще лучше, если поверх монтажной оболочки имеет,ся технологический слой из металла, который в процессе прессования мягче материала волокон, а в процессе последующей операции волочения не тверже матричного материала. Тогда при прессовании этот сЛой совместно с другими мягкими компонентами заготовки силами трения заволакивает составную матрицу в очко формообразующего инструмента} при волочении он играет роль твердой -смазки, ,которая путем травления может бЬ1ть удалена перед финишными прохода. Указанная неравномерность распределения сопротивления деформации по сечению матрицу гибкого проводника обеспечивается соответствуювдм подбором титановых сплавов различной прочности: наиболее прочные метал1Ш располагают в центральной зоне, а менее прочные - по периферии. Самое низкое . сопротивление деформации сре-т ди элементов матрицы имеет в таком случае монтажная оболочка, которая однако должна быть прочнее, чем окружающее, ее технологическое покрытие. Отмеченное повышение прочности элементов матрицы в центральной зоне имеет и другую полезную особенность: увеличение гидростатического давления и составляющей тензора деформаций, связанной с изменением объема металла в пластической зоне, благодаря чему происходит более интенсивное сглаживание микровыступов на контактных поверхностях сопрягаемых элементов матрицу гибкого проводника (с образованием дополнительных очагов сварки). Скорость истечения материала заготовки в тайком случае становится не только более равномерной, но и пониженной. Указанные факторы способствуют -увеличению прочности связей между элементами , распхэложенными в очаге Деформации. Это происходит, в, частности, благодаря тому, что при однородном поле скоростей не происходит разрушения образовавшихся мостиков сварки. Существенным барьером к получению качественных изделий из титановых сплавов является появление на их поверхности окисных пленок, что в данном случае препятствует образованию прочного соединения свариваемых элементов и повышает твердость на- ружной поверхности полуфабриката; последнее снижает стойкость инструмента при последующем волочении. Поскольку титановые сплавы относятся к числу термодинамически неустойчивых металлов, избавиться от этой пленки путем предварительной очистки невозможно. Полное удашение окислов с поверхности достигается лишь в процессе совместной пластической деформации металлов при наличии вакуума. Причем особенно эффективным оказывается использование свойства автовакуумирования титановых сплавов : поглощение их поверхностью газа из окружающей атмосферы со значительным снижением при этом остаточного давления и растворением окисной пленки в металле, для чего неoбxoди и герметизация внутренней полости заготовки при ограничении доступа воздуха из вне, Обычно при 800-850 С скорость растворения окис ной пленки в металле становится настолько высокой, что превьЕлает скорость образования новых пленок. В рассматриваемом случае реали зовать отмеченное положительное свойство титановых сплавов можно благодаря наличию указанной выше мягкой технологической оболочки, которая, совместно с пресс-штемпелем и прессовой матрицей ограничивает доступ воздуха к расположенной между ними части заготовки (после распрессовки последней в контейнере). Очевидно, температура- и длительност (скорость) процесса изотермического прессования должны выбираться с уче том кинетики растворения существующи-х и образования новых окислов на поверхности титана, что легко контролируется по состоянию Наружной по верхности монтажнойоболочки после стравливания с нее технологического покрытия. Указанную температуру сле дует устанавливать также и с учетом взаимодействий между материалами матрицы и волокна, ибо при значительном нагреве возможно образование легкоплавких соединений между этими материалами, что может вызвать снижение эксплуатационных свойств изделия. Поскольку процесс изотермического прессования о.сущест вляют обычно на гидравлических прес сах, длительность обработки определяется величиной рабочего давления. Последнее выбирается из расчета, -чт процесс истечения; металла и процесс сварки, элементов матрицы гибкого проводника происходит в условиях автовакуумирования и ползучести все в том числе и наиболее прочных, материалов заготовки. -Пример. 1.Из бронзы ОЦС 6-6-3 вытачивают втулку ф 34,5/1,2 мм для техноло гической оболочки заготовки. 2.От трубы ф 6/0,6 мм титаново; го сплава ПТ-ЗВ отрезают семь втуло длиной 70 мм (одна для сердцевины и шесть для первого внутреннего ряда сот сборной матрицы заготовки). 3.От трубы (и 6/0,6 мм титанового сплава ПТ-7М отрезают двенадцать втулок длиной 70 мм для внешнего ря да сот сборной матрицы. 4.От трубы ф 32/30 титанового сплава ВТ-Т-00 отрезают втулку длиной 70 мм для монтажной оболочки сборной матрицы. 5.Из указанных в пп,2 - 4 детал собирают сборную матрицу заготовки и вставляют ее в технологическую оболочку. 6.Из меди Ml 0 4,75 мм нарезают девятнадцать прутков длиной 70 мм для волокон сборной заготовки и вставляют их в соты сборной матрицы. 7.Из медной круглой и трехгранной проволоки (медь Ml) нарезают прутки длиной 70 мм и плотно заполняют ими все свободное пространство между полыми Элементами матрицы сборной заготовки. . Торцы деталей со свободной посадкой раскернизают (для обеспечения неразъемности соединения). 9.Заготовку смазывают графитомасляной эмульсией, укладывают в нагретый до 830°С контейнер установки для изотермического прессования (диаметр контейнера 35 мм). 10.Поверх заготовки помещают защитную шайбу 0 34,8 мм. 11.После нагрева заготовки до производится изотермическое прессование через коническую Матрицу (и 10 мм с полууглом.конусной воронки 45(средняя вытяжка в очаге деформации равна 12,25). При этом наибольшее сопротивление деформации имеет титановый сплав ПТ-ЗВ (в центральной зоне) ..Несколько меньше со;противление деформации среди элемен.тов матрицы имеет, монтажная оболоч;ка их титанового сплава ВТ-Г-00, а в сборной заготовке - технологическая оболочка. Течение мягких компонентов заготовки технологической оболочки и волокон) силами трения заволакивает в очко формообразующего инструмента расположенные между ними более прочные металлы (элементы сборной матрицы). При деформировании первой заготовки определяют давление на пресс-штампе в начальной стадии установившегося процесса прессования (при скорости деформирования 100 мм/мин чему соответствует скорость деформации металла в пластической зоне IlO c-), Деформирование всех остальных заготовок производят при той же начальной скорости пресса, однако при более низком давлении, величину которого ограничивают, с помощью электроконтактного манометра, но не более, чем вдвое. 12.Прессованный пруток путем многократного волочения протягивается на размер 0 0,2 мм. При этом в качестве смазки используется указанное выше технологическое покрытие, которое удаляют перёд двумя последними проходами (стравливанием). 13.Из полученной проволоки навивают винтовую пружину, служащую гибким проводником имплантируемого электростимулятора. Формула изобретения 1. Гибкий проводник имплантируемого электростимулятора, содержащий волокна из высокоэлектропроВОДного материала и матрицу из высокопрочногр коррозионностойкого нетоксичного сплава, о тли ч а до щ и и с я .тем,.что, с целью повышения технологичности его из готов . ления, в качестве матрицы он содержит титановые сплавы.

,2. Спрсоб изготовления композиционного материала, преимущественно гибкого проводника имплантируемого электростимулятора, включающий сборку заготовки из волокон и матрицы, изотермическое прессование и волрченйё Заготовки, отличающийся тем, что с целью повышения технрлогичности процесса; заготрвку помещают в технологическую рболочку более мягкую, чем волокна, в процессе прессова ния и более мягкую,, чем ма,трица, в процессе воло чения, прессование заготовки осуществляют при температуре на ЗО-ЮО С нижетемпературы образования эвтёктики в системе материал волокна материал матрицы при скорости де; формации 10 - Юс .

3. Заготовка для изготовления

Jгибкого проводника имплантируемого электростимулятора, содержащая волокна, размещенные внутри полых элементов из материала матрицы, уста- новленных в монтажной оболочке, отлич.ающа. яся тем, что; с целью повышения технологичности .

0 изготовления проводника, полые эле-, менты выполнены из материала матрицы, имеющего сопротивление-деформации в процессе изотермического прессования выше в центре и ниже по пе5риферии заготовки, а волокна.расположены также и в промежутках между полыми элементами

.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1-. Авторское свидетельство СССР

0 по заявке 2474616/13,

;кл. А-61 N 1/04, 1977. 2. Патент ГДР № 137731, кл. С 22 С 1/09, 1979. .