تحسين المعادن لتصنيع الأجهزة الطبية

أدت الزيادة في حالات كوفيد-19 إلى زيادة الطلب على المعدات الطبية، مما أكد بدوره على أهمية اختيار المواد لمصممي ومصنعي الأجهزة الطبية. من الضروري اختيار المواد المناسبة للأجزاء والمعدات الطبية لضمان سهولة الاستخدام والجودة والامتثال للمعايير. إن اختيار المواد المناسبة يمكن أن يوفر فوائد أقصى قدر من الفعالية من حيث التكلفة والموثوقية.

تم استخدام المواد الحيوية المعدنية أو المعادن الطبية على نطاق واسع في إنتاج المساعدات والأدوات الجراحية، مما يوفر مجموعة متنوعة من الخيارات للاختيار من بينها. إن التقدم الناجح لمواد مثل سبائك الكوبالت والكروم والفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والسبائك المختلفة، إلى جانب استخدامها على نطاق واسع في طب الأسنان وجراحة العظام، قد أثبت بقوة أهمية المواد الطبية المعدنية في تصنيع الأجهزة الطبية.

عند تصميم الأجهزة للأغراض الطبية والرعاية الصحية، من المهم جدًا أن يتوخى المصنعون الحذر عند اختيار المواد الخام المناسبة. وبصرف النظر عن تلبية المواصفات الهندسية اللازمة للتطبيق، يجب أن تضمن المواد المختارة أيضًا عدم وجود أي مخاطر محتملة عند ملامستها لجسم الإنسان أو المواد الكيميائية المختلفة التي يتم مواجهتها بشكل شائع في البيئات السريرية. يجب النظر بعناية في كل من المتطلبات الوظيفية وتوافق المواد مع الاستخدام المقصود.

في قطاعي الطب والرعاية الصحية، أثبتت العديد من المعادن النقية والسبائك المعدنية قيمتها. ستتناول هذه المقالة الأنواع الثلاثة عشر الأكثر شيوعًا من المواد الحيوية المعدنية والمعادن المستخدمة في تصنيع الأجهزة الطبية.

• 13 نوعًا من المعادن لتصنيع الأجزاء والأجهزة الطبية

دعونا نرى الأنواع الثلاثة عشر الأكثر شيوعًا للمعادن النقية والسبائك المعدنية وتطبيقاتها وإيجابياتها وسلبياتها في تصنيع أجهزة الطب والرعاية الصحية.

1. الفولاذ المقاوم للصدأ

الفولاذ المقاوم للصدأ مناسب جدًا لمجموعة واسعة من الأجهزة الطبية نظرًا لطبيعته غير السامة وغير القابلة للتآكل والمتينة. علاوة على ذلك، يمكن صقله للحصول على لمسة نهائية ناعمة يمكن تنظيفها بسهولة. بما أن الفولاذ المقاوم للصدأ متوفر في أشكال مختلفة، ولكل منها خصائص ميكانيكية وكيميائية فريدة، فإن اختيار النوع المناسب أمر بالغ الأهمية.

يعد الفولاذ المقاوم للصدأ 316 و316L من أكثر الأنواع استخدامًا في عمليات زرع الأعضاء الطبية وثقب الجسم نظرًا لمقاومتها الاستثنائية للتآكل. هذه الخاصية ضرورية لمنع تآكل مجرى الدم، مما قد يؤدي إلى الإصابة بالعدوى وعواقب مميتة محتملة. علاوة على ذلك، يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على أنواع منخفضة من النيكل، لذا نادرًا ما يعاني المرضى من ردود فعل تحسسية تجاه النيكل.

يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 440 بشكل شائع في إنتاج الأدوات الجراحية. في حين أنه قد يوفر مقاومة أقل للتآكل مقارنة بـ 316، إلا أن محتواه العالي من الكربون يسمح بذلكالمعالجة الحرارية، مما أدى إلى إنشاءحواف حادة مناسبة لأدوات القطع. يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ على نطاق واسع في جراحة العظام، مثل استبدال مفاصل الورك وتثبيت العظام المكسورة باستخدام البراغي والألواح. علاوة على ذلك، يتم استخدامه بشكل متكرر لتصنيع أدوات جراحية متينة وسهلة التنظيف مثل المرقأة، والملاقط، والملاقط، وغيرها من المعدات التي تتطلب المتانة والعقم.

نظرًا لأن الفولاذ المقاوم للصدأ يحتوي على الحديد، مما قد يؤدي إلى التآكل بمرور الوقت، فهناك خطر على الأنسجة المحيطة مع تدهور الغرسة. وبالمقارنة، فإن المعادن الطبية مثل التيتانيوم أو كروم الكوبالت توفر مقاومة أكبر للتآكل. ومع ذلك، لاحظ أن هذه المعادن البديلة يمكن أن تكون أكثر تكلفة.

2. النحاس

نظرا لقوتها الضعيفة نسبيا.نحاس لا يتم استخدامه على نطاق واسع لإنتاج المعدات الجراحية والغرسات. ومع ذلك، فإن خصائصه المضادة للبكتيريا والفيروسات البارزة تجعله خيارًا سائدًا في مجال الجراحة والوقاية من الأمراض.

الاستخدام المباشر للنحاس في الغرسات الطبية غير شائع بسبب نعومته وسميته المحتملة داخل الأنسجة. ومع ذلك، لا تزال بعض سبائك النحاس تستخدم في زراعة الأسنان ولتخفيف مخاطر العدوىجراحات زراعة العظام.

يتفوق النحاس حقًا كمعدن طبي نظرًا لخصائصه الاستثنائية المضادة للفيروسات والمضادة للبكتيريا. وهذا يجعل النحاس مادة مثالية للأسطح التي يتم لمسها بشكل متكرر، مثل مقابض الأبواب وقضبان السرير والمفاتيح. ما يميز النحاس عن غيره هو أنهادارة الاغذية والعقاقيروافقت على أكثر من 400 سبيكة نحاسية مختلفة كمبيد حيوي، مما يمنع بشكل فعال انتقال الفيروسات مثل SARS-CoV-2.

عند تعرضه للبيئة، يتعرض النحاس النقي للأكسدة بسهولة، مما يؤدي إلى اللون الأخضر. وعلى الرغم من ذلك، فهو يحتفظ بخصائصه المضادة للميكروبات. ومع ذلك، قد يرى بعض الأفراد أن تغير اللون غير جذاب. ولمعالجة هذه المشكلة، يتم استخدام السبائك بشكل شائع، مما يوفر مستويات مختلفة من الفعالية ضد الميكروبات. هناك خيار آخر وهو وضع طبقات رقيقة من الطلاء لمنع الأكسدة مع الحفاظ على خصائص النحاس المضادة للبكتيريا.

3. التيتانيوم

التيتانيوم يحظى بشعبية كبيرة بين المعادن المستخدمة عادة في إنتاج الأجهزة الطبية. وبصرف النظر عن المعدات الطبية الداخلية، يتم استخدامها أيضًا في تصنيع الأجهزة الخارجية مثل الأدوات الجراحية ومعدات طب الأسنان ومعدات تقويم العظام. التيتانيوم النقي، المعروف بكونه خاملًا للغاية، هو الخيار الأكثر تكلفة والذي غالبًا ما يكون مخصصًا للمكونات ذات الموثوقية العالية جدًا أو تلك المخصصة للاستخدام طويل الأمد داخل جسم المريض بعد الجراحة.

في الوقت الحاضر، يتم استخدام التيتانيوم بشكل متكرر كبديل للفولاذ المقاوم للصدأ، خاصة في إنتاج دعامات العظام وبدائلها. يتمتع التيتانيوم بقوة ومتانة مماثلة للفولاذ المقاوم للصدأ مع كونه أخف وزنًا. علاوة على ذلك، فهو يعرض خصائص التوافق الحيوي الممتازة.

سبائك التيتانيوم مناسبة جدًا لزراعة الأسنان أيضًا. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه يمكن استخدام التيتانيوم فيالطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لتصنيع مكونات مخصصة بالكامل بناءً على فحوصات المريض والأشعة السينية. وهذا يتيح حلاً مناسبًا وشخصيًا لا تشوبه شائبة.

يتميز التيتانيوم بخفة وزنه وطبيعته القوية، ويتفوق على الفولاذ المقاوم للصدأ من حيث مقاومة التآكل. ومع ذلك، هناك بعض القيود التي يجب مراعاتها. قد تظهر سبائك التيتانيوم مقاومة غير كافية لتعب الانحناء تحت الأحمال الديناميكية المستمرة. علاوة على ذلك، عند استخدامه في استبدال المفاصل، لا يكون التيتانيوم مقاومًا للاحتكاك والتآكل.

4. كوبالت كروم

مكون من الكروم والكوبالتكروم الكوبالت هي سبيكة توفر العديد من المزايا للأدوات الجراحية. مدى ملاءمتها لالطباعة ثلاثية الأبعادوالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي يسمح بتشكيل مناسب للأشكال المرغوبة. بالإضافة إلى،التلميع الكهربائي يتم تنفيذه لضمان سطح أملس، والتقليل من مخاطر التلوث. مع سمات ممتازة مثل القوة، ومقاومة التآكل، والتحمل لدرجات الحرارة العالية، يعد كروم الكوبالت من بين أفضل الخيارات للسبائك المعدنية. توافقه الحيوي يجعله مثاليًا للأطراف الصناعية العظمية واستبدال المفاصل وزراعة الأسنان.

تعتبر سبائك كروم الكوبالت من المعادن الطبية ذات السمعة الطيبة المستخدمة في استبدال مقبس الورك والكتف. ومع ذلك، كانت هناك مخاوف بشأن احتمال إطلاق أيونات الكوبالت والكروم والنيكل في مجرى الدم حيث تتآكل هذه السبائك تدريجيًا بمرور الوقت.

5. الألومنيوم

ونادرا ما يكون على اتصال مباشر مع الجسم،الألومنيوم لا يزال يستخدم على نطاق واسع في إنتاج معدات الدعم المختلفة التي تتطلب خصائص خفيفة الوزن وقوية ومقاومة للتآكل. تشمل الأمثلة الدعامات الوريدية، وعصي المشي، وإطارات الأسرة، والكراسي المتحركة، والدعامات العظمية. نظرًا لميلها إلى الصدأ أو الأكسدة، تتطلب مكونات الألومنيوم عادةً عمليات طلاء أو أنودة لتعزيز متانتها وعمرها الافتراضي.

6. المغنيسيوم

سبائك المغنيسيوم هي معادن طبية معروفة بخفتها وقوتها الاستثنائية، والتي تشبه وزن وكثافة العظام الطبيعية. علاوة على ذلك، يُظهر المغنيسيوم السلامة الحيوية لأنه يتحلل بيولوجيًا بشكل طبيعي وآمن بمرور الوقت. هذه الخاصية تجعلها مناسبة للدعامات المؤقتة أو استبدال الطعوم العظمية، مما يلغي الحاجة إلى إجراءات الإزالة الثانوية.

ومع ذلك، يتأكسد المغنيسيوم بسرعة، مما يستلزم ذلكالمعالجة السطحية . بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يكون تصنيع المغنيسيوم أمرًا صعبًا ويجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة لتجنب التفاعلات المتطايرة المحتملة مع الأكسجين.

7. الذهب

الذهب، ربما يكون أحد أقدم المعادن الطبية المستخدمة، يتميز بمقاومة ممتازة للتآكل وتوافق حيوي. تسمح قابليته للطرق بسهولة التشكيل، مما يجعله خيارًا شائعًا في الماضي لإصلاحات الأسنان المختلفة. ومع ذلك، أصبحت هذه الممارسة أقل انتشارًا، حيث يتم الآن استبدال الذهب بالذهبالمواد الاصطناعيةفي كثير من الحالات.

في حين أن الذهب يمتلك بعض خصائص المبيدات الحيوية، فمن الجدير بالذكر أن تكلفته وندرته تحد من استخدامه. عادة، يتم استخدام الذهب في ألواح رقيقة جدًا بدلاً من الذهب الصلب. توجد ألواح الذهب بشكل شائع على الموصلات والأسلاك والمكونات الإلكترونية الدقيقة الأخرى المستخدمة في عمليات زرع التحفيز الكهربائي وأجهزة الاستشعار.

8. البلاتين

يعتبر البلاتين، وهو معدن خامل ومستقر للغاية، خيارًا ممتازًا للأجهزة والمعدات الجراحية نظرًا لتوافقه الحيوي وموصليته الاستثنائية. تجد الأسلاك البلاتينية الدقيقة استخدامًا واسع النطاق في الغرسات الإلكترونية الداخلية مثل أجهزة السمع وأجهزة تنظيم ضربات القلب. علاوة على ذلك، يجد البلاتين تطبيقاته المتعلقة بالاضطرابات العصبية ومراقبة موجات الدماغ.

9. الفضة

على غرار النحاس، تمتلك الفضة خصائص مضادة للميكروبات، مما يجعلها ذات قيمة في مختلف التطبيقات. إنه يجد فائدة في الدعامات، والغرسات غير الحاملة، ويتم دمجه أيضًا في المركبات الأسمنتية المستخدمة في تجصيص العظام. بالإضافة إلى ذلك، يتم خلط الفضة مع الزنك أو النحاس لإنتاج حشوات الأسنان.

10. التنتالوم

يُظهر التنتالوم خصائص رائعة مثل المقاومة العالية للحرارة، وقابلية التشغيل الممتازة، ومقاومة الأحماض والتآكل، بالإضافة إلى مزيج من الليونة والقوة. باعتباره معدنًا حراريًا مساميًا للغاية، فإنه يسهل نمو العظام وتكاملها، مما يجعله مناسبًا للزراعة في وجود العظام.

يجد التنتالوم تطبيقًا في العديد من الأدوات الطبية وأشرطة العلامات التشخيصية نظرًا لحصانته ضد سوائل الجسم ومقاومته للتآكل. قدومالطباعة ثلاثية الأبعادلقد مكن استخدام التنتالوم في استبدال عظام الجمجمة وأجهزة طب الأسنان مثل التيجان أوأفسد دعامات. ومع ذلك، نظرًا لندرته وتكلفته، غالبًا ما يستخدم التنتالوم في المواد المركبة بدلاً من شكله النقي.

11. الننتول

الننتول عبارة عن سبيكة مكونة من النيكل والتيتانيوم، معروفة بمقاومتها الاستثنائية للتآكل وتوافقها الحيوي. هيكلها البلوري الفريد يسمح لها بإظهار المرونة الفائقة وتأثير الذاكرة الشكلية. أحدثت هذه الخصائص ثورة في صناعة الأجهزة الطبية من خلال السماح للمادة بالعودة إلى شكلها الأصلي بعد التشوه، بناءً على درجة حرارة معينة.

في الإجراءات الطبية حيث الدقة أمر بالغ الأهمية، يوفر الننتول المرونة للتنقل في المساحات الضيقة مع الحفاظ على المتانة لتحمل الضغط الكبير (ما يصل إلى 8٪). إن طبيعته خفيفة الوزن وأدائه الممتاز تجعله خيارًا مثاليًا لتصنيع التطبيقات الطبية الحيوية المختلفة. تشمل الأمثلة أسلاك تقويم الأسنان، ومثبتات العظام، والدبابيس، وأجهزة المباعدة، وأدوات صمام القلب، والأسلاك التوجيهية، والدعامات. يمكن أيضًا استخدام النيتينول لإنشاء علامات وخطوط تشخيصية لتحديد مواقع أورام الثدي، مما يوفر خيارات أقل تدخلاً لتشخيص سرطان الثدي وعلاجه.

12. النيوبيوم

النيوبيوم، وهو معدن خاص مقاوم للحرارة، يجد تطبيقه في المعدات الطبية الحديثة. إنه معروف بخموله الاستثنائي وتوافقه الحيوي. إلى جانب خصائصه القيمة بما في ذلك التوصيل الحراري والكهربائي العالي، يُستخدم النيوبيوم بشكل متكرر في إنتاج مكونات صغيرة لأجهزة تنظيم ضربات القلب.

13. التنغستن

يستخدم التنغستن بشكل شائع في المعدات الطبية، وخاصة في إنتاج الأنابيب لإجراءات التدخل الجراحي البسيط مثل تنظير البطن والتنظير الداخلي. إنه يوفر قوة ميكانيكية ويمكنه أيضًا تلبية الحاجة إلى العتامة الإشعاعية، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات فحص التألق. بالإضافة إلى ذلك، فإن كثافة التنغستن تفوق كثافة الرصاص، مما يجعله بديلاً صديقًا للبيئة لمواد الحماية من الإشعاع.

المواد المتوافقة حيويا المتاحة للأجهزة الطبية

عندما يتعلق الأمر بالمواد المتوافقة حيويًا المستخدمة في أماكن الرعاية الصحية، يجب أن تلتزم بمعايير محددة قد لا تنطبق على المنتجات الأخرى.

على سبيل المثال، يجب أن تكون غير سامة عند ملامستها للأنسجة البشرية أو سوائل الجسم. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون لديهم مقاومة للمواد الكيميائية المستخدمة في التعقيم، مثل المنظفات والمطهرات. في حالة المعادن الطبية المستخدمة في الغرسات، يجب أن تكون غير سامة وغير قابلة للتآكل وغير مغناطيسية. تستكشف الأبحاث باستمرار سبائك معدنية جديدة، بالإضافة إلى مواد أخرى مثلبلاستيكوسيراميك ، لتقييم مدى ملاءمتها كمواد متوافقة حيويا. علاوة على ذلك، قد تكون بعض المواد آمنة للاتصال قصير المدى ولكنها غير مناسبة للزرعات الدائمة.

ونظرًا للمتغيرات العديدة المعنية، فإن الهيئات التنظيمية مثل إدارة الغذاء والدواء في الولايات المتحدة، إلى جانب الوكالات العالمية الأخرى، لا تصدق على المواد الخام للأجهزة الطبية في حد ذاتها. وبدلاً من ذلك، يتم تعيين التصنيف للمنتج النهائي بدلاً من المادة المكونة له. ومع ذلك، يظل اختيار مادة متوافقة حيوياً هو الخطوة الأولية والحاسمة نحو تحقيق التصنيف المطلوب.

لماذا تعتبر المعادن المادة المفضلة لمكونات الأجهزة الطبية؟

في الحالات التي تتطلب قوة وصلابة استثنائية، غالبًا ما تكون المعادن، خاصة ذات المقاطع العرضية الصغيرة، هي الخيار المفضل. إنها مناسبة تمامًا للمكونات التي تحتاج إلى التشكيل أو التشكيل في أشكال معقدة، مثلالمجسات والشفرات والنقاط. علاوة على ذلك، تتفوق المعادن في الأجزاء الميكانيكية التي تتفاعل مع المكونات المعدنية الأخرى مثل الروافع،التروس والشرائح والمشغلات. كما أنها مناسبة للمكونات التي تخضع للتعقيم بالحرارة العالية أو تتطلب خصائص ميكانيكية وفيزيائية فائقة مقارنة بالمواد القائمة على البوليمر.

توفر المعادن عادةً سطحًا متينًا ولامعًا يسهل عملية التنظيف والتعقيم. يتم تفضيل التيتانيوم وسبائك التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك النيكل بشكل كبير في المعدات الطبية نظرًا لقدرتها على تلبية متطلبات التنظيف الصارمة في تطبيقات الرعاية الصحية. على العكس من ذلك، يتم استبعاد المعادن المعرضة للأكسدة السطحية غير المنضبطة والمدمرة، مثل الفولاذ أو الألومنيوم أو النحاس، من هذه التطبيقات. تتميز هذه المعادن عالية الأداء بخصائص فريدة، وبعض القيود، وتنوع استثنائي. يتطلب العمل باستخدام هذه المواد أساليب تصميم مبتكرة، والتي قد تختلف عن تلك المستخدمة عادةً مع المعادن القياسية أو البلاستيك، مما يوفر العديد من الإمكانيات لمهندسي المنتجات.

الأشكال المفضلة لبعض المعادن المستخدمة في الأجهزة الطبية

هناك عدة أشكال من سبائك التيتانيوم، والفولاذ المقاوم للصدأ، والسبائك القابلة للتصلب التي تُستخدم بشكل شائع في الصناعة الطبية، بما في ذلك الألواح والقضبان والرقائق والأشرطة والصفائح والقضبان والأسلاك. تعتبر هذه الأشكال المختلفة ضرورية لتلبية المتطلبات المحددة لمكونات الأجهزة الطبية، والتي غالبًا ما تكون صغيرة ومعقدة بطبيعتها.

لتصنيع هذه الأشكال أوتوماتيكياًختم المطابع عادة ما يتم توظيفهم. الشرائط والأسلاك هي المواد الأولية الأكثر استخدامًا لهذا النوع من المعالجة. تأتي أشكال المطاحن هذه بأحجام مختلفة، مع سمك شريط يتراوح من رقائق رقيقة جدًا من 0.001 بوصة إلى 0.125 بوصة، وسلك مسطح متوفر بسماكة من 0.010 بوصة إلى 0.100 بوصة، وعرض من 0.150 بوصة إلى 0.750 بوصة .

اعتبارات استخدام المعادن في صناعة الأجهزة الطبية

في هذا القطاع، سنتناول أربعة عوامل رئيسية عند استخدام المعادن في تصنيع الأجهزة الطبية، وهي التشغيل الآلي، والقابلية للتشكيل، والتحكم في الصلابة، وصقل الأسطح.

1. بالقطع

تشبه خصائص التصنيع للسبائك 6-4 إلى حد كبير تلك الخاصة بالفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي، حيث تبلغ نسبة كلا المادتين حوالي 22% من الفولاذ AISI B-1112. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن التيتانيوم يتفاعل مع أدوات الكربيد، ويتم تكثيف هذا التفاعل بالحرارة. لذلك، يوصى باستخدام الغمر الشديد بسائل القطع عند معالجة التيتانيوم.

من المهم تجنب استخدام السوائل التي تحتوي على الهالوجين، لأنها يمكن أن تشكل خطر التسبب في التآكل الإجهادي إذا لم تتم إزالتها بالكامل بعد عمليات التشغيل الآلي.

2. القابلية للتشكيل

عادةً ما يفضل القائمون على الختم المواد التي يسهل تشكيلها على البارد. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن القابلية للتشكيل ترتبط عكسيًا بالخصائص المحددة التي يبحث عنها المشترون عند اختيار هذه السبائك، مثل الصلابة والقوة الممتازة.

على سبيل المثال، يجب أن تتمتع الدبابيس الجراحية بأقصى قدر من القوة لمنع الانفصال، حتى مع وجود مقطع عرضي رفيع جدًا. وفي الوقت نفسه، يجب أن تكون قابلة للتشكيل بشكل كبير للسماح للجراحين بإغلاقها بإحكام دون الحاجة إلى أدوات أساسية غازية.

يمكن تحقيق التوازن بين القوة وقابلية التشكيل بشكل فعال خلال مرحلة إعادة التدوير. من خلال لف الشريط بعناية إلى المقياس المطلوب واستخدام التلدين بين التمريرات لمواجهة تأثيرات تصلب العمل، يتم تحقيق المستوى الأمثل من القابلية للتشكيل.

تستخدم البكرات عملية المعالجة الحرارية بالتناوب والمتداول الباردةلتوفير مادة قابلة للتشكيل ومناسبة تمامًا للتشكيل والرسم والتثقيب باستخدام معدات الختم التقليدية متعددة الشرائح والقوالب المتعددة.

في حين أن ليونة التيتانيوم وسبائكه قد تكون أقل من تلك الخاصة بالمعادن الإنشائية الأخرى شائعة الاستخدام، إلا أنه لا يزال من الممكن تشكيل المنتجات الشريطية بسهولة في درجة حرارة الغرفة، وإن كان بمعدل أبطأ من الفولاذ المقاوم للصدأ.

بعد التشكيل على البارد، يظهر التيتانيوم مرة أخرى بسبب انخفاض معامل مرونته، وهو ما يقرب من نصف معامل المرونة في الفولاذ. ومن الجدير بالذكر أن درجة زنبرك الظهر تزداد مع قوة المعدن.

عندما لا تكون جهود درجة حرارة الغرفة كافية، يمكن إجراء عمليات التشكيل عند درجات حرارة مرتفعة حيث أن ليونة التيتانيوم تزداد مع درجة الحرارة. بشكل عام، يتم تشكيل شرائح وصفائح التيتانيوم غير المخلوط على البارد.

ومع ذلك، هناك استثناء لسبائك ألفا ، والتي يتم تسخينها أحيانًا إلى درجات حرارة تتراوح بين 600 درجة فهرنهايت إلى 1200 درجة فهرنهايت لمنع عودة الربيع. تجدر الإشارة إلى أنه بعد درجة حرارة 1100 درجة فهرنهايت، تصبح أكسدة أسطح التيتانيوم مصدرًا للقلق، لذلك قد تكون عملية إزالة الترسبات الكلسية ضرورية.

نظرًا لأن خاصية اللحام البارد للتيتانيوم أعلى من تلك الخاصة بالفولاذ المقاوم للصدأ، فإن التشحيم المناسب أمر بالغ الأهمية عند إجراء أي عملية تتضمن التيتانيوم الذي يتلامس معيموت المعدنأو معدات التشكيل.

3. التحكم في الصلابة

الاستفادة من عملية الدرفلة والتليين لتحقيق التوازن بين قابلية التشكيل والقوة في السبائك. من خلال التلدين بين كل تمريرة دحرجة، يتم التخلص من آثار تصلب العمل، مما يؤدي إلى الحصول على الحالة المزاجية المطلوبة التي تحافظ على قوة المادة مع توفير قابلية التشكيل اللازمة.

لتلبية المواصفات الصارمة وتقليل التكاليف، الخبراء فيمجموعة هوايي يمكن أن تساعد في اختيار السبائك وتقديم حلول شاملة لتصنيع المعادن الطبية الخاصة بك. وهذا يضمن أن السبائك تمتلك المجموعة المطلوبة من الخصائص، بما يتماشى مع المتطلبات والقيود المحددة.

4. الانتهاء من السطح

خلال مرحلة إعادة اللف، يتم تحديد اللمسة النهائية السطحية لمنتجات شرائح الفولاذ المقاوم للصدأ القائمة على التيتانيوم. لدى المصممين مجموعة متنوعة من الخيارات للاختيار من بينها، بما في ذلك اللمسات النهائية اللامعة والعاكسة، أو السطح غير اللامع الذي يسهل نقل التشحيم، أو الأسطح المتخصصة الأخرى اللازمة لأغراض الربط أو اللحام بالنحاس أو اللحام.

يتم إنشاء التشطيبات السطحية عن طريق الاتصال بين بكرات العمل والمواد الموجودة في مطحنة الدرفلة. على سبيل المثال، يؤدي استخدام لفات الكربيد المصقولة للغاية إلى الحصول على لمسة نهائية لامعة وعاكسة للمرآة، في حين تنتج لفائف الفولاذ المسفوعة بالطلقات لمسة نهائية غير لامعة بخشونة تتراوح بين 20-40 ميكرون. آر إم إس. توفر لفات الكربيد المصقولة بالرصاص لمسة نهائية باهتة بقياس 18-20 ميكرون. خشونة RMS.

هذه العملية قادرة على إنتاج سطح بخشونة تصل إلى 60 ميكرون. RMS، والذي يمثل مستوى مرتفعًا نسبيًا منخشونة السطح.

المعادن والسبائك شائعة الاستخدام للتطبيقات الطبية

يُنظر إلى الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والسبائك القائمة على النيكل على أنها مواد أكثر تقدمًا مقارنةً بالمواد التقليدية. ومع ذلك، فإنها توفر أيضًا نطاقًا أوسع من القدرات على الطاولة. تتمتع هذه المواد بالقدرة على تعديل خصائصها الميكانيكية من خلال عمليات مثل التسخين والتبريد والتبريد. علاوة على ذلك، أثناء المعالجة، يمكن أن تخضع لمزيد من التعديلات حسب الحاجة. على سبيل المثال، يمكن أن تؤدي درفلة المعادن إلى مقاييس أرق إلى زيادة صلابتها، في حين أن التلدين يمكن أن يعيد خصائصها إلى درجة حرارة دقيقة، مما يسمح بتشكيل فعال من حيث التكلفة.

تعمل هذه المعادن بشكل جيدالتطبيقات الطبية . إنها تتميز بمقاومة استثنائية للتآكل، وتمتلك قدرات ميكانيكية عالية، وتوفر نطاقًا واسعًا من خيارات معالجة الأسطح، وتوفر تنوعًا ممتازًا في الإنتاج بمجرد أن يصبح المصممون على دراية بتعقيداتها.

خاتمة

عند تصنيع المعدات الطبية، من الضروري اختيار المعادن المناسبة بعناية. تشمل المعادن شائعة الاستخدام لهذا الغرض الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم وكروم الكوبالت والنحاس والتنتالوم والبلاتين. هذه المعادن مفضلة بسبب توافقها الحيوي الممتاز ومتانتها. على الرغم من أن البلاديوم يكتسب أيضًا شهرة، إلا أن استخدامه محدود نسبيًا بسبب ارتفاع تكاليفه. نأمل أن يساعدك هذا الدليل في العثور على المعدن المناسب الذي يلبي مشاريعك أو تطبيقاتك الطبية.