Способ изготовления медицинского концевого инструмента из нержавеющей стали

Способ изготовления медицинского концевого инструмента из нержавеющей стали

Реферат

 

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.

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.

Формула изобретения

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1