由於(yu) 鎳鈦(NiTi)、鉑(Pt)和不鏽鋼(SS)等材料具有獨特的特性,因而連接異種材料是先進醫療設備繼續發展中的一個(ge) 關(guan) 鍵問題。連接特殊生物相容材料的要求可能源於(yu) 通過使用NiTi與(yu) SS等形狀記憶合金產(chan) 生獨特的功能或者為(wei) 了降低成本同時維持Pt與(yu) SS接頭的特別防腐蝕性能。為(wei) 了滿足這些要求,目前正在開發一種新的激光連接工藝,以在兩(liang) 種異種生物相容金屬之間形成自生(無填充材料)的接頭。自體(ti) 激光連接工藝將能夠無縫連接這些元件且無需使用專(zhuan) 用粘合劑和填充材料。
由於(yu) 熱影響區小以及光點尺寸小,基於(yu) 激光的連接工藝已經成為(wei) 起搏器等醫療設備中金屬部件的主要連接機製。與(yu) 傳(chuan) 統熱源相比,由於(yu) 元件的熱靈敏度及其繼續微型化的原因,激光在連接工藝中的優(you) 勢(例如熱影響區域最小和受控提供能量)對於(yu) 醫療設備製造工藝十分重要。但是,特種金屬接頭通常被形成的新相複雜化,比如接頭內(nei) 導致強度低提前失效的金屬間脆性等。
自體(ti) 激光釺焊
雖然大多數基於(yu) 激光的連接工藝使用激光輸入直接熔化接頭的基材或填充材料,但是,由於(yu) 利用接頭界麵處的熱聚積優(you) 勢,自體(ti) 激光連接工藝的設計形成的接頭大幅低於(yu) 激光光束的光點尺寸。麵向特殊金屬界麵進行掃描的這種連接工藝是采用激光照射其中一種基材。
選擇功率和速率等激光參數,使受到照射的部件的平衡溫度不超過其熔化溫度。由於(yu) 界麵耐熱產(chan) 生的熱聚積導致溫度上升高於(yu) 一種基材的熔化溫度,因而在激光光束接近時形成熔化層。在到達界麵時,激光光束被關(guan) 閉,在接觸相鄰冷卻件時,熔化層被淬火,形成自體(ti) 銅焊類接頭。這種連接工藝的示意圖參見圖1。

自體(ti) 激光釺焊工藝旨在最大程度降低兩(liang) 種材料的混合,因為(wei) 熔化體(ti) 積小、淬火速率高以及局部熔化焊接接頭的一端以降低金屬間脆性。局部熱量的另一個(ge) 優(you) 勢在於(yu) 能夠在混合最小的情況下以相似熔化溫度連接兩(liang) 種材料。圖2顯示了麵向金屬絲(si) 與(yu) 金屬絲(si) 界麵的激光光束掃描熱模型的溫度曲線。由於(yu) 熱量聚積,在激光光束到達界麵時,觀察到溫度增加。

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