用于封闭形宫内节育器的钛合金.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103127558 A(43)申请公布日 2013.06.05CN103127558A*CN103127558A*(21)申请号 201310072097.2(22)申请日 2013.03.06A61L 31/02(2006.01)A61F 6/14(2006.01)(71)申请人史凤阳地址 114044 辽宁省鞍山市鞍山高新区（东区）临清街195号(72)发明人武小锋(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司 11021代理人周长兴(54) 发明名称用于封闭形宫内节育器的钛合金(57) 摘要一种用于封闭形宫内节育器的钛合金，表达式为Ti-X或Ti-X-Y，其中

2、：X为下列同晶型稳定元素的一种或几种：钼、铌、钽、钨；X占总重量的0.00170；Y为下列中性元素的一种或几种：锡、锆、铪；Y占总重量的0.00130。本发明的钛合金制成钛合金丝用于制作宫内节育器的支架。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书5页(10)申请公布号 CN 103127558 ACN 103127558 A1/1页21.一种用于封闭形宫内节育器的钛合金，表达式为Ti-X，其中：X为下列同晶型稳定元素的一种或几种：钼、铌、钽、钨；X占总重量的0.00170。2.一种用于封闭形宫内节育器的钛合金，

3、表达式为Ti-X-Y，其中：X为下列同晶型稳定元素的一种或几种：钼、铌、钽、钨；X占总重量的0.00170。Y为下列中性元素的一种或几种：锡、锆、铪；Y占总重量的0.00130。3.根据权利要求1或2所述的钛合金，其中，钛合金中还含有硅、钯、铂、金中的一种或几种，占总重量的0.00130。4.根据权利要求1所述的钛合金，其中，表达式为Ti-29Nb-13Ta。5.根据权利要求2所述的钛合金，其中，表达式为Ti-15Sn-4Nb-2Ta。6.根据权利要求2所述的钛合金，其中，表达式为Ti-15Zr-4Nb-4Ta。7.利用权利要求1或2或3所述钛合金制成钛合金丝用于制作宫内节育器的支架，该支架为

4、螺旋簧结构。8.根据权利要求7所述的支架，其中，钛合金丝为直径0.3mm0.5mm的圆丝，或与该圆丝截面积等同的异形丝。9.根据权利要求7或8所述的支架，其中，钛合金丝为直径0.35mm0.4mm的圆丝，或与该圆丝截面积等同的异形丝。权 利 要 求 书CN 103127558 A1/5页3用于封闭形宫内节育器的钛合金技术领域0001 本发明涉及一种女性用宫内避孕用具，特别涉及一种用于封闭形宫内节育器的钛合金。背景技术0002 宫内节育器(简称“节育器”)是放置在女性子宫腔内的避孕器具，是一种可逆性的、长效的避孕器具，是目前我国育龄妇女广泛使用的避孕方法。0003 封闭形宫内节育器是中国最常用的

5、宫内节育器，主要有宫腔形(GB11234宫腔形宫内节育器)和O形(GB3156O形宫内节育器)，封闭形宫内节育器的支架为不锈钢螺旋簧对合形成的闭合结构，不锈钢牌号为0Cr18Ni9和1Cr18Ni9Ti。0004 不锈钢螺旋簧支架存在以下问题：0005 一、不锈钢含一定量的有毒元素，如06Cr19Ni10(2007年以前称为0Cr18Ni9)，其含有18wt20wt的Cr元素和8wt11wt的Ni元素以及约2的Mn元素。0006 二、不锈钢螺旋簧支架重量较大，根据产品规格不同，重量在400mg600mg。0007 三、不锈钢耐腐蚀性能差强人意，以常用的06Cr19Ni10为例，其点蚀电位Eb通

6、常为400mV600mV，耐腐蚀性较好的316不锈钢也仅能达到800mV。发明内容0008 本发明目的在于提供一种用于封闭形宫内节育器的钛合金，以改进公知技术中存在的问题。0009 为实现上述目的，本发明提供的用于封闭形宫内节育器的钛合金，表达式为Ti-X，其中：X为下列同晶型稳定元素的一种或几种：钼(Mo)、铌(Nb)、钽(Ta)、钨(W)；X占总重量的0.00170。0010 本发明提供的用于封闭形宫内节育器的钛合金，还可以为Ti-X-Y，其中：0011 X为下列同晶型稳定元素的一种或几种：钼(Mo)、铌(Nb)、钽(Ta)、钨(W)；X占总重量的0.00170；0012 Y为下列中性元素

7、的一种或几种：锡(Sn)、锆(Zr)、铪(Hf)，Y占总重量的0.00150。0013 所述的钛合金，其中，钛合金中还含有硅(Si)、钯(Pt)、铂(Au)、金中的一种或几种，占总重量的0.00130。0014 所述的钛合金丝，其中，表达式为Ti-29Nb-13Ta。0015 所述的钛合金，其中，表达式为Ti-15Sn-4Nb-2Ta。0016 所述的钛合金丝，其中，表达式为Ti-15Zr-4Nb-4Ta。0017 本发明的钛合金制成钛合金丝用于制作宫内节育器的支架，该支架为螺旋簧结构。0018 所述的支架，其中，钛合金丝为直径0.3mm0.5mm的圆丝，或与该圆丝截面积等说 明 书CN 10

8、3127558 A2/5页4同的异形丝。0019 所述的支架，其中，钛合金丝为直径0.35mm0.4mm的圆丝，或与该圆丝截面积等同的异形丝。0020 本发明的效果如下：0021 一、成分0022 钛合金分为钛合金(TA)、钛合金(TB)和+钛合金(TC)。钛合金为六方晶结构，抗拉强度太低，较小的拉力即变形，且钛合金不能通过热处理强化，故钛合金不适合作为宫内节育器的支架材料。而钛合金、亚稳态钛合金以及+钛合金含有一定的相，可通过热处理强化以提高其抗拉强度，抗变形能力较好，可以作为宫内节育器的支架材料。故本发明的钛合金含有一定量的稳定元素。稳定元素中无毒或低毒的有铌(Nb)、钼(Mo)、钽(Ta

9、)、钨(W)。0023 中性元素的锡(Sn)、锆(Zr)、铪(Hf)以及硅(Si)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)等可与钛(Ti)形成连续固溶体或化合物对钛合金起强化作用，为了提高钛合金机械性能，可适量添加；钯(Pd)、铂(Pt)还可进一步提高钛合金的耐腐蚀性，在宫内节育器设计的使用年限较长时可适量添加。0024 二、重量0025 弹簧变形时，恢复力的大小与丝径的三次方成正比，与切变模量成正比，由于认识上的误区，常规产品普遍规定了错误的指标-硬度，如GB11234宫腔形宫内节育器、GB3156O形宫内节育器。但不锈钢的切变模量一般在80GPa左右，而钛合金的切变模量一般小于45GPa左右(

10、单晶钛切变模量可更高，但难以实现；添加铝、钒或铍等可提高切变模量，但这些均为有毒元素)。0026 为了达到与不锈钢螺旋簧等同的弹力，本发明提高了钛合金的丝径，由于钛合金的密度较小，在本发明尺寸范围内的钛合金螺旋簧支架的重量并不高于0.3mm的不锈钢螺旋簧支架，优选范围0.35mm-0.40mm钛合金螺旋簧支架的重量仅为0.3mm的不锈钢螺旋簧支架的80上下。0027 三、耐腐蚀性0028 钛合金的耐腐蚀性极好，点蚀电位Eb通常为大于1400mV，而Ti-15Sn-4Nb-2Ta和Ti-15Zr-4Nb-4Ta甚至能达到3000mV，远远高于不锈钢。0029 四、其他效果0030 本发明在解决上

11、述技术问题的同时还有如下意外的效果，宫内节育器主要采用铜避孕，异种金属接触会存在电偶腐蚀(在钛合金与铜的腐蚀体系下，稳定状态下铜为阳极)，电偶腐蚀程度与两种金属的表面积呈正相关，丝径的增加反而减小了螺旋簧支架的表面积(可由数学公式推算)，减小了电偶腐蚀效应。与不锈钢螺旋簧支架的宫内节育器相比铜离子的释放更稳定。具体实施方式0031 本发明采用公知方法制成的钛合金主成分为Ti-X或Ti-X-Y，其中：0032 X为下列同晶型稳定元素的一种或几种：铌(Nb)、钼(Mo)、钽(Ta)、钨(W)；0033 Y为下列中性元素的一种或几种：锡(Sn)、锆(Zr)、铪(Hf)。说 明 书CN 1031275

12、58 A3/5页50034 钛合金还可以含有硅(Si)、钯(Pd)、铂(Pt)、金(Au)的一种或几种。0035 金属在宫内节育器中作为支架有如下三种情况：0036 1)为起独立支撑作用的螺旋簧支架；0037 2)起辅助支撑作用的螺旋簧支架；0038 3)起独立支撑作用的平面支架。0039 若宫内节育器的支架为起独立支撑作用的螺旋簧，这类支架结构通常为宫形(如常规的宫形、以及衍生由宫形的元宫形、宫T形)、O形等封闭形态，支架的支撑力和变形恢复能力为首要的考虑因素。支架的支撑力与弹簧的弹力呈正相关，而弹簧的弹力与丝材的切变模量呈正相关G(由于切变模量G与弹性模量E有GE/2(1+u)的换算关系，

13、u为泊松比，也可以说与弹性模量呈正相关)和半径的三次方呈正相关。变形恢复能力与抗拉强度呈正相关。弹性模量较高的Ti-15Zr-4Nb-4Ta和Ti-15Sn-4Nb-2Ta为优选，钛合金为0.3mm-0.5mm的圆丝，或与该圆丝截面积等同的异形丝。0040 若宫内节育器的支架为起辅助支撑作用的螺旋簧，这类支架结构通常为Y形、V形、形等开放形态，支架的变形恢复能力为首要的考虑因素，此时较低的弹性模量也可以被接受。钛合金成分可为本发明范围的任意一种，形状为0.1mm-0.5mm的圆丝，或与该圆丝截面积等同的异形丝。0041 若宫内节育器的支架为起独立支撑作用的平面，这类支架结构通常为Y形、V形、形

14、等开放形态，由于弹力与结构设计有关，较低的弹性模量通过形状设计也可获得较高的弹力，故支架的变形恢复能力为首要的考虑因素，此时较低的弹性模量也可以被接受。钛合金成分可为本发明范围的任意一种，形状为0.3mm-0.5mm的圆丝，或与该圆丝截面积等同的异形丝。0042 实施例10043 采用钛合金螺旋簧制成宫腔形(也包含元宫形、宫T形)或O形等封闭形宫内节育器。0044 钛合金为Ti-Zr-Nb-Ta合金，其成分允差参照JIS T 7401-4。为了提高机械性能，充许含有占总重量0.10-0.5的氧(O)，和0.02-0.2的氮(N)。钛合金为0.35mm-0.40mm的圆丝，或与该圆丝截面积等同的

15、异形丝。0045 实施例20046 采用钛合金螺旋簧制成宫腔形(也包含元宫形、宫T形)或O形等封闭形宫内节育器。0047 钛合金为Ti-15Sn-4Nb-4Ta。为了提高机械性能，充许含有占总重量0.10-0.5的氧(O)，和0.02-0.2的氮(N)。钛合金为0.35mm-0.40mm的圆丝，或与该圆丝截面积等同的异形丝。0048 除上述两个实施例给出的用于封闭形宫内节育器的钛合金外，按照本发明的钛合金的成分表达式还可以是但不限于以下种类：0049 钛合金为Ti-Nb合金，例如：0050 Ti-15Nb、Ti-16Nb、Ti-21.6Nb、Ti-22Nb、Ti-24Nb、Ti-25Nb、Ti

16、-26Nb、Ti-26.5Nb、Ti-29Nb、Ti-30Nb、Ti-35Nb。0051 钛合金为Ti-Nb-Ta合金，例如：说 明 书CN 103127558 A4/5页60052 Ti-22Nb-2Ta、Ti-22Nb-4Ta、Ti-22Nb-6Ta、Ti-22Nb-8Ta、Ti-29Nb-13Ta。0053 钛合金为Ti-Nb-Ta-Zr合金，例如：0054 Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr、Ti-24.1Nb-19.9Ta-4.6Zr、Ti-25Nb-10Ta-5Zr、Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr、Ti-29.4Nb-10.2Ta-7.1Zr、Ti-30Nb-10Ta-5Zr

17、、Ti-34.2Nb-5.9Ta-8.5Zr、Ti-34.4Nb-5.6Ta-8.4Zr、Ti-35Nb-2Ta-3Zr、Ti-35Nb-5Ta-7Zr、Ti-35Nb-10Ta-5Zr、Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Zr。0055 钛合金为Ti-Nb-Ta-Mo合金，例如：0056 Ti-29Nb-13Ta-4Mo。0057 钛合金为Ti-Nb-Ta-Sn合金，例如：0058 Ti-29Nb-13Ta-2Sn、Ti-29Nb-13Ta-4.6Sn、Ti-29Nb-13Ta-6Sn。0059 钛合金为Ti-Nb-Zr合金，例如：0060 Ti-13Nb-13Zr、Ti-20Nb-13Z

18、r、Ti-20Nb-20Zr、Ti-22Nb-2Zr、Ti-22Nb-4Zr、Ti-22Nb-6Zr。0061 钛合金为Ti-Nb-Zr-Sn合金，例如：0062 Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn。0063 钛合金为Ti-Nb-Hf合金，例如：0064 Ti-16Nb-10Hf、Ti-16Nb-9.5Hf、Ti-22Nb-2Hf、Ti-22Nb-4Hf、Ti-22Nb-6Hf。0065 钛合金为Ti-Nb-Mo合金，例如：0066 Ti-15Nb-4Mo、Ti-18Nb-3Mo、Ti-21Nb-2Mo、Ti-24Nb-1Mo。0067 钛合金为Ti-Nb-Si合金，例如：0068 Ti-26

19、Nb-0.5Si、Ti-26Nb-1.0Si、Ti-26Nb-1.5Si、Ti-27.4Nb-1.0Si。0069 钛合金为Ti-Nb-Sn合金，例如：0070 Ti-16Nb-4Sn、Ti-16Nb-4.9Sn、Ti-35Nb-4Sn。0071 钛合金为Ti-Nb-Pd合金，例如：0072 Ti-30Nb-3Pd。0073 钛合金为Ti-Mo合金，例如：0074 Ti-5Mo、Ti-6Mo、Ti-7.5Mo、Ti-15Mo。0075 钛合金为Ti-Mo-Nb合金，例如：0076 Ti-15Mo-3Nb。0077 钛合金为Ti-Mo-Nb-Zr合金，例如：0078 Ti-15Mo-3Nb。00

20、79 钛合金为Ti-Mo-Nb-Si合金，例如：0080 Ti-15Mo-2.5Nb-0.2Si。0081 钛合金为Ti-Mo-Zr合金，例如：0082 Ti-4Mo-4.8Zr。0083 钛合金为Ti-Mo-Zr-Sn合金，例如：0084 Ti-11.5Mo-6Zr-4.3Sn、Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn。0085 钛合金为Ti-Mo-Sn合金，例如：0086 Ti-5Mo-2Sn、Ti-5Mo-3Sn、Ti-5Mo-5Sn、Ti-6Mo-4Sn。说 明 书CN 103127558 A5/5页70087 钛合金为Ti-Ta合金，例如：0088 Ti-30Ta、Ti-40Ta、Ti

21、-50Ta、Ti-70Ta。0089 钛合金为Ti-Ta-Zr合金，例如：0090 Ti-50Ta-10Zr。0091 钛合金为Ti-Ta-Sn合金，例如：0092 Ti-40Ta-4Sn、Ti-40Ta-8Sn、Ti-40Ta-12Sn、Ti-50Ta-4Sn、Ti-50Ta-8Sn。0093 钛合金为Ti-Zr-Nb合金，例如：0094 Ti-17Zr-18Nb。0095 钛合金为Ti-Zr-Si合金，例如：0096 Ti-11Zr-0.15Si。0097 钛合金为Ti-Zr-Nb-Ta合金，例如：0098 Ti-15Zr-4Nb-4Ta。0099 钛合金为Ti-Sn-Nb-Ta，例如：0100 Ti-15Sn-4Nb-4Ta。说 明 书CN 103127558 A