[00112511]一次性微创手术钳关键零部件粉末注射成形制备工艺研究与应用

一、课题来源与背景 微创医疗作为一种损伤小的手术方法,已经成为外科手术的主流。手术器械多采用机加工制备,存在两个主要问题,一是材料加工性差,原料利用率低,产品昂贵,临床重复使用,易于交叉感染;二是器械日趋微型化,机加工难以制备。采用粉末注射成形技术可以一举解决这些问题,首先,其近100%的材料利用率和模具量产可大幅降低成本,实现一次性使用,杜绝交叉感染;其次,通过模具的微型化设计,可以突破零件尺寸的限制。目前,国外已大力普及MIM工艺制备微创手术钳,国内在微创手术钳关键零部件的注射成形制备方面基本还处于空白状态,而湖南英捷高科技有限责任公司是我国率先拥有微创手术钳核心零部件MIM制备能力的公司。随着人们卫生意识的加强,为了防止手术中的交叉感染现象,一次性微创手术钳将成为微创手术未来的发展方向。 二、技术原理及性能指标 粉末注射成形技术是将传统粉末冶金技术与现代塑料注射成形工艺相结合而形成的一种零部件新型成形技术。该技术首先将固体粉末与一定的聚合物及添加剂组元均匀混合,经制粒后,在加热状态用注射成形机将粒状料注入模腔内冷凝成形,然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除,最后经烧结致密化得到最终产品。 粉末注射成形技术性能指标如下： （1）密度：烧结后相对密度可达到96%以上,远高于传统粉末冶金工艺; （2）力学性能： MIM 17-4PH不锈钢烧结态抗拉强度950MPa,屈服强度750MPa,延伸率12%,硬度HRC25;MIM 17-4PH不锈钢热处理态抗拉强度1200MPa,屈服强度980MPa,延伸率9%,硬度HRC35;MIM 316L不锈钢烧结态抗拉强度500MPa,屈服强度180MPa,延伸率50%,硬度HRB67; （3）耐腐蚀性能：优越,其中MIM316L不锈钢能够达到盐雾试验200h以上; （4）尺寸精度：可以控制在基准尺寸的±0.3%公差范围; （5）表面光洁度：达到Ra1.6um。 三、技术的创造性与先进性 （1）粘结剂和粉末特性设计,微小型腔高流动性喂料的制备,实现喂料在微型腔内均匀充填,控制注射成形过程产品的欠注、变形等缺陷。 （2）建立脱脂/烧结均匀温度场控制基础理论,设计开发高均匀性一步脱脂烧结炉,设计发热体和气氛进出口相对位置,控制烧结炉内气氛的流动和温度场的分布,保证工作区间内产品尺寸精度的一致性。 （3）系统建立不锈钢微创医疗手术器械的烧结工艺参数--显微组织--力学和耐腐蚀性能之间关系。确定烧结工艺参数对产品杂质含量和显微组织的影响,以及对产品的力学性能、耐蚀性能、生物相容性影响。 四、技术的成熟程度、适用范围和安全性 MIM技术进入中国已20余年,适合制备精密、异形、复杂零金属零件,该技术在国外已在微创手术器械中广泛使用,国内也已在消化科活检钳上成熟应用,公司采用MIM技术攻克了活检钳头的制备之后,催生了我国整个活检钳行业。 五、应用情况及存在的问题 项目产品主要应用于各种微创手术器械中,项目开发了创新型微创手术钳头3大类,共15款,用于实现微创手术的抓取、切割和缝合三大功能。客户反馈产品质量好,使用性能佳。 六、历年获奖情况 作为中国国内最早从事MIM的专业公司之一,英捷高科在中国粉末注射成形领域权威专家李益民教授（公司法定代表人、国家科技进步奖、中国青年科技奖、全国优秀博士论文获得者）的带领下,构建了一支具有强大凝聚力和高素质的精英团队。公司MIM技术处于国际先进、国内NO.1水平,曾获得MIM领域唯一一个国家科学技术进步二等奖,湖南省科学技术进步奖2项,汽车行业臻选最佳进步奖1项。公司已获各级项目支持十余项,授权国家专利8项,受理国家专利4项。公司作为高新技术企业和湖南省新材料企业,通过了ISO9001:2008和汽车行业TS16949质量体系认证,该体系得到了国际知名企业的充分肯定和高度好评。