Способ обработки медицинского инструмента из титановых сплавов
Использование: способ позволяет проьодить комбинированную обработку инструмента нитрооксидированием и ионноплазменным напылением нитрида титана. Сущность изобретения: способ включает механическую обработку, вакуумную закалку , старение в две стадии, сначала зонное старение хвостовой части инструмента в течение 1,5-3 мин с одновременным нитрооксидированием в растворе электролита, дополнительно содержащем 1,5-3 мас.% экстрола, затем объемное старение с одновременным ионно-плазменным напылением нитрида титана при температурах на 30-50°С выше общепринятых в течение 35- 40 мин, после чего проводят охлаждение до 250-270°С со скоростью 20-40°С/мин. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)з С 23 С 12/00. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4844562/02 (22) 29.06.90 (46) 30.06.92. Бюл. М 24 (71) Опытное конструкторское бюро "Фа-. кел" (72) А.Н.Тарасов, П.Н.Белкин, М;П.Прокофьев и С.А.Мачулин (53) 621.793.779.586.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 1563561, кл. С 21 0 1/18, 1989. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕДИЦИНСКОГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ (57) Использование: способ позволяет проводить комбинированную обработку инстИзобретение относится к металлургии, в частности к химико-термической обработке изделий из титановых сплавов, концевого стоматологического инструмента, и может быть использовано также в инструментальной промышленности, в приборостроении.
Цель изобретения — повышение эксплуатационных свойств, износостойкости и коррозионной стойкости.
Одновременно снижается деформация, энергозатраты на химико-термическую обработку, получаются оптимальной чистоты поверхности при минимальной трудоемкости.
Способ включает старение в две стадии,. сначала зонное старение хвостовой части инструмента в течение 1,5-3 мин с одновре„, Ц„„1744148 Al румента нитрооксидированием и ионноплазменным напылением нитрида титана.
Сущность изобретения: способ включает механическую обработку, вакуумную закалку, старение в две стадии, сначала зонное старение хвостовой части инструмента в те-. чение 1,5 — 3 мин с одновременным нитрооксидированием в растворе электролита, дополнительно содержащем 1,5-3 мас. ф экстрола, затем объемное старение с одновременным ионно-плазменным напылением нитрида титана при температурах на
30 — 50 С выше общепринятых в течение 35—
40 мин, после чего проводят охлаждение до
250-270 С со скоростью 20-40 С/мин. 2 табл, менным нитрооксидированием в растворе электролита, дополнительно содержащем экстрол, затем объемное старение с одно- р временным ионно-плазменным напылением нитрида титана при температурах на
30 — 50 С выше общепринятых в течение 35 — +
40 мин, после чего охлаждение проводят со скоростью 20 — 40 С/мин до 250 — 270 С.
Сущность превращений, протекающих в процессе осуществления разработанного а режима, в следующем:
< — зонное старение в течение 1,5-3 мин в электролите, дополнительно содержащем экстрол, позволяет получить шероховатый нитрооксидный слой на поверхности хвостовой части инструмента, исключить деформацию. В результате сочетается высокая износостойкость, прочность и удоб1744148 ство при удержании инструмента при работе; — ионно-плазменное напыление и старение в течение 30-40 мин при температурах на 30-50 С выше общепринятых . позволяет ускорить объемное старение, создать износостойкий слой на рабочей части, улучшить коррозионную стойкость поверхностей; — охлаждение до 250-270. С со скоростью 20 — 40 С/мин позволяет исключить коробление вследствие термических и структурных напряжений, увеличить прочность соединения нитридного слоя с осно-. вой.
Пример 1. Шпатели для стоматологии и зубопротезирования изготовляли из сплава BT-23 толщина рабочей части 0,3-0,5 мм, диаметр ручки 5 мм, длина 110 мм, Изготовленные по геометрии с чистотой поверхности не хуже и = 0,32, шпатели закаливали в вакууме 10 мм рт.ст, с охлаждением в аргоне, затем после закалки от 800 С хвостовик нагревали в электролите, содержавшем 10 мас. гидроокиси аммония, 12 мас, азотнокислого аммония,,3 мас. зкстрола, 85 мас, воды. Температура нагрева
570 С или на 50 С выше принятой, выдержка 2 мин, контроль температуры по напря жению на аноде 220 — 240 В, току 4 — 4,5 А.
При этом разрядами под слоем жидкости чистота поверхности снижалась до R = 2,5. что обеспечивало хорошую шероховатость хВОстОВОЙ части.
Последующее старение с одновременным напылением нитрида титана вели в вакууме 10 мм рт.ст, при 570 С в течение 30 мин с охлаждением 40 С/мин до 270 С.
В результате обработки получен инструмент с повышенными эксплуатационными свойствами: износостойкостью более
4270 ч без деформации, коррозионностойкий и удобный в работе. В сравнении с известным способом снизилась деформация, упростился процесс, трудоемкость старения сократилась в 2,4 раза, В табл.1 приведены сравнительные свойства инструмента при обработке по предложенному и известному способам.
Пример 2. Штихели медицинские с односторонней заточкой и боры зубные изготовляли из титанового сплава ВТ вЂ” 14 и об. рабатывали по предложенному способу, Вначале изготовления проводили механическую обработку и доводку режущей части и крепежной части по геометрии, а затем закаливали инструмент в вакууме по стандартным режимам. Старение проводили ступенчато, хвостовик обрабатывали на установке УХТΠ— 5M в течение 3,0 мин в электролите с введением дополнительно 1,5
5 мас.$ экстрола. Злектрелит содержал 12
M3c. $ 83oTH0KI1cII0io аммония, 7 Mcic.g Моноэтаноламина, остальное вода. Объемное старение проводили в течение 40 мин с напылением нитрида титана на режущую
10 часть, прошедшую чистовую алмазную доводку, При этом проводили охлаждение до
270 C со скоростью 25 С/с, а температура старения была на 50 С выше стандартной на материал и составляла на обеих стадиях
15 610 С, Обработка позволила повысить прочность при ударных нагрузках и износостойкость стоматологических штихелей в 2,7-3 раза, исключено хрупкое разрушение, деформацию при упрочняющей обработке.
Трудоемкость изготовления и обработки сократилась в 2,8 раза; коррозионная стойкость во влажной атмосфере весьма высокая (98 влажности соответствовало 2 баллам).
8 табл.2 приведены известные и предложенные температурные интервалы старения высокопрочных титановых сплавов, а также эффективность их использования при изготовлении концевого медицинского инструмента.
Формула изобретения
Способ обработки медицинского инструмента из титановых сплавов, преимущественно концевого стоматологического, включающий механическую обработку, вакуумную закалку и старение, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационных свойств, износо- и коррозионностойкости, шероховатости при минимальной трудоемкости, снижения деформаций и энергозатрат, старение проводят в две стадии, сначала осуществляют зон ное старение хвостовой части инструмента в течение 1,5-3 мин с одновременным нитрооксидированием в растворе электролита, дополнительно содержащем экстрол в количестве 1,5-3 мас.%. при электролитном анодном нагреве. затем объемное старение в течение 35 — 40 мин, совмещая его с ионноплазменным напылением нитрида титана на рабочую часть инструмента, причем старение с одновременным напылением проводят при температурах на 30-50 С выше общепринятых, после чего проводят со скоростью 20 — 40 град/мин.
1744148
1
I
Е 1
1
1 к
Э о рС л а
1I
Ф
I» Jl
V I о х ь а лм о о
1
1
I
1
1
1
I с т
Y к аь
СЧ СЧ
1 о а
СЧ! !
l !
1
I !
1 !
I»
v о
IC Y
lII >Й
z o
z 1о и
N Ф
1 I
-р. м
«
1 МЮ
) .ю
IV Y о о
o IN м Чб аа
1 Ф
ОйЕ а об= т
1 1
1 1
1 1
1 .
1
1 lO
1 У 1
1I 3 1
o î
oN
СЧ СЧ
l !
l.
I ! !
1 CII
1 с
1 о
«а
Х 0 л Ф
ct 1CC V
«!
It 1
Е 1
Y 1
Ч 1
Э 1
Ъ 1
X 1
Z 1 а
O 1 !
»
1 1
О
z оо о м
Z 1 оа
О СЧ О О оь ла аа
X 1 х
X I
CC 1
Z I
Я 1
Е 1
1» 1
1
Э
CL 1
1
1 о
СЧ оа
СЧ
1 Р 1 Z f сЗ с
l Я Э
IO e
Овz
1 O X
I!Op J с ос ос о
CC
Cg
z лт л z
Y Z е еа
«
L7 е
rtl C«I
CcI ce
X
1- .
Я к
Э
Cf.
Y о
Э 0I о о рт
1 е !
1
1
r
1
1
1
1
I
C
1
1
1
E 8
О
М
R о
«г
3
3
z о
I — -ч
1 Z
z а! 1 « ио
0 CI
1 сУ! О
1 «
1 IC
z z
Kz
I CO
1 °
1 Э а с л
«о
l R
7xz
gCCZ
I, C0 и
I г
CI а с л т
l CI Яо а сч о ь о о
1 1 а л о ь о о л -т О,«О о о сЧ л м сЧ о о
СЧ
YсЭ д е z а ь м .е о ь
О. СЧ б! О а о
СЧ ь О
Ь СЧ ч:!! о о а
Й
uvre
J CC CC
*у о
z I ц( е о х!о сс чае сга а
««« ьс! о аа ао
1 1
NМ
C«I !Ч PI оо о
CV «б
-л лФ р оо о о. в мм ci оо о мсч м 1 еот!
cz «тд
X Е Эао
I- Е 9 о
X I- CI OI
Z. Z С Ct C«I ло о
С! Ъ оо о
o c«! 1Ч
Кб О О
CI с
1-* C
X Е т
V Д l5 V эотэ
z ае х
Е 6 ООИ Е
° . У Ф I оо х о
CL. т б- Ъ
z z бv
z 1;
l- Р Фр
* c; oo
С Л1-Л
1 IO 1 о л
lC Л е х у е
v Ф
Эее
ZYY
Z I-.C т т !о
N % е. !О
«у о о v р Э Э о .у
CV X Y Z
«o z 1-.Э
xk ао
1
1
I б
I !
I б
I б
1 !
I б !
I
I
1
I
1
1
1
1 о
1*
gP, ". "3 рр и. ° и е м Эт
z c
gu
Ю Z
Ф б- о
Х б
>е X э с
ID т z е б- л
v а л
X е а т с р
1744148
Таблица 2
Составитель С.Деркачевэ
Техред М.Моргентал Корректор Э.Салко
Редактор А.Дол инич
Заказ 2171 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035. Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5
Производственно-издательские комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
" Суммарная стоимость на зонное и объемное старение, числитель - известный способ, знаменатель - предложенный, "" Хвостовая часть, Rg мкм,
