热挤压成型是相对先进的金属加工方式,其加工余量非常低,可以节省许多原材料适合工业生产。但是这种方式也具有一定局限性,尤其是针对超细金属管这一尺寸的管状零件,首先其模具使用寿命相当低,尤其是凹模,普通合金钢的凹模仅能加工1000-2000次零件,不仅如此制作一个尺寸非常小的用来制作1mm以下金属管的模具并保证其整体的精度本身就是一件比较难的工艺,模具的安装、更换以及配套的挤压设备可能都需要重新设计,增加了生产中的很多成本。其次材料在加工之前需要经过加热至再结晶温度,这一温度也正是很多金属的氧化温度,例如紫铜再结晶温度为270-280C但铜在有氧环境中200C左右已经开始氧化产生氧化铜,解决这一办法需要外加无氧的加热环境但是无氧环境需要外接气路和其他装置增加了时间和人工成本,不用无氧环境的后果就是需要及时在挤压前去除金属表面的氧化层,这一过程也浪费了时间成本并且将热挤压的用料少的优点发挥不出来了,另外单个超细金属管的用料相当少,每次热挤压的前期工作比较长不适合这一材料的制作
1.2.3 冷轧工艺
轧制是指轧机的不断旋转的轧辊碾压下对胚料进行塑形变形的工艺方法,冷轧是指被轧制金属在室温时进行这一工艺加工[6]。冷轧金属管设备一般分为两辊轧制和三辊轧制,其中两辊轧制的精度和表面洁净度并不高,适合用作中间产品的生产工艺,并不适合要求相对精度较高的超细金属管材制作。三辊轧制的生产率比较低,道次变形量小,轧制管材需要事先准备好一定尺寸的胚料用于轧制,但是三辊轧制道次变量小也就意味着需要多步重复工艺才能将胚料制作成内径1mm以下级别的金属管。而且面临与热挤压工艺相似问题的是首先要有尺寸足够小的胚料和精度足够小的轧机才能进行冷轧工艺的生产。
1.3 超细金属管用途
超细金属管由于其内径小,壁厚薄的特性可以根据不同金属成分用做不同的领域,例如在生物医学领域中钛金属管和钴金属管可以用于心脏支架甚至替代器官的应用,而在电子领域微铜管以其优良的导热性胜任换热器的主要结构材料。
1.3.1 生物应用
随着微创介入治疗的广泛应用与发展,血管支架植入术是公认的治疗心脑血管疾病最有效的手段之一。目前已经有很多符合人体要求的生物材料用于血管支架的制作,最常用的包括金属材料和高分子材料[7]。相比于高分子材料,金属支架性能稳定,可以提供更好的支撑强度,因此金属支架是目前主导的内支架产品[8]。用于制造血管内架的金属材料主要包括:不锈钢、钽、钴基合金、铂、钛及新型钛合金[9]。从材料的角度来看,钛金属无磁性、无毒性、质轻,植入人体内大幅度减轻了人体的负荷量;且其具有抗腐蚀性能好、生物相容性强、韧性佳等优点[10]。与不锈钢、钴基合金等金属相比,具有较大的应用优势,发展空间很大。心脏支架主要用途是将发生粥状硬化的而血管墙内狭窄甚至完全阻塞的冠状动脉血管支撑起来防止心肌缺血缺氧。在早期的研究和应用中一般使用不锈钢作为支架的主要材料,但是在临床工作中存在着很大的概率金属支架会发生再狭窄的现象使得支架失效患者再次受到生命威胁。支架做的越光滑,越细致,金属的覆盖约均匀,支架平均金属覆盖率越小,新生内膜的增生就越小,支架再狭窄概率也就越小。再经过研究之后将钴基合金具有更加的力学性能和x射线显影性,在支架丝网的厚度方面比不锈钢支架薄20%—30%。而传统工艺的例如切削和冷轧很难把握如此细微和复杂的结构,但如果使用电沉积法制备金属支架可以先将模具制作成复杂结构再将金属电沉积在模具上实现复杂结构的一部成型并且因为电沉积法可通过一系列变量控制的将样品表面的光滑度及其厚度控制在最理想的范围里。另外在外耳道重建手术和治疗食管狭窄中均使用尺寸很小结构复杂的钛管做为支撑材料,钛金属具有比重小,强度高和耐腐蚀的特性适合在生物医疗的领域使用[11]。 超细金属管材电沉积成型工艺研究(4):http://www.chuibin.com/cailiao/lunwen_205121.html