بهینه سازی فلزات برای تولید تجهیزات پزشکی

افزایش موارد COVID-19 منجر به تقاضای بالاتر برای تجهیزات پزشکی شده است که به نوبه خود بر اهمیت انتخاب مواد برای طراحان و سازندگان دستگاه‌های پزشکی تأکید کرده است. انتخاب مواد مناسب برای قطعات و تجهیزات پزشکی برای اطمینان از قابلیت استفاده، کیفیت و مطابقت با استانداردها بسیار مهم است. انتخاب مواد مناسب می تواند مزایای حداکثر مقرون به صرفه و قابلیت اطمینان را ارائه دهد.

بیومواد فلزی یا فلزات پزشکی به طور گسترده در تولید وسایل و ابزارهای کمکی جراحی مورد استفاده قرار گرفته اند و طیف متنوعی از گزینه ها را برای انتخاب ارائه می دهند. پیشرفت موفقیت آمیز موادی مانند آلیاژ کبالت-کروم، فولاد ضد زنگ، تیتانیوم و آلیاژهای مختلف، همراه با استفاده گسترده از آنها در دندانپزشکی و ارتوپدی، اهمیت مواد پزشکی فلزی را در ساخت تجهیزات پزشکی به طور جدی تثبیت کرده است.

هنگام طراحی دستگاه ها برای اهداف پزشکی و بهداشتی، برای سازندگان اهمیت زیادی دارد که در انتخاب مواد اولیه مناسب محتاط باشند. جدا از رعایت مشخصات مهندسی لازم برای کاربرد، مواد انتخاب شده باید از عدم وجود هرگونه خطر احتمالی در تماس با بدن انسان یا مواد شیمیایی مختلف که معمولاً در محیط‌های بالینی با آن مواجه می‌شوند، اطمینان حاصل کنند. باید توجه دقیقی به الزامات عملکردی و سازگاری مواد با کاربرد مورد نظر داده شود.

در بخش های پزشکی و بهداشتی، فلزات خالص و آلیاژهای فلزی متعددی ارزش خود را ثابت کرده اند. این مقاله سیزده نوع متداول بیومواد فلزی و فلزات مورد استفاده در تولید تجهیزات پزشکی را بررسی خواهد کرد.

• 13 نوع فلز برای ساخت قطعات و تجهیزات پزشکی

بیایید سیزده نوع متداول فلزات خالص و آلیاژهای فلزی، کاربردهای آنها و مزایا و معایب آنها را در تولید تجهیزات پزشکی و بهداشتی ببینیم.

1. فولاد ضد زنگ

فولاد ضد زنگ به دلیل ماهیت غیر سمی، غیر خورنده و بادوام برای طیف وسیعی از لوازم پزشکی بسیار مناسب است. علاوه بر این، می توان آن را تا سطحی ریز پرداخت کرد که به راحتی تمیز شود. از آنجایی که فولاد ضد زنگ در انواع مختلفی وجود دارد که هر کدام دارای خواص مکانیکی و شیمیایی منحصر به فردی هستند، انتخاب نوع مناسب بسیار مهم است.

فولاد ضد زنگ 316 و 316L به دلیل مقاومت استثنایی در برابر خوردگی، پرکاربردترین انواع برای ایمپلنت های پزشکی و سوراخ کردن بدن هستند. این ویژگی برای جلوگیری از خوردگی جریان خون، که می تواند منجر به عفونت و عواقب بالقوه کشنده شود، ضروری است. علاوه بر این، فولاد ضد زنگ حاوی انواع کم نیکل است، بنابراین بیماران به ندرت از واکنش های آلرژیک به نیکل رنج می برند.

فولاد ضد زنگ 440 معمولاً در تولید ابزارهای جراحی استفاده می شود. در حالی که ممکن است مقاومت در برابر خوردگی کمتری نسبت به 316 داشته باشد، محتوای کربن بالاتر آن اجازه می دهدحرارت درمانی، منجر به ایجادلبه های تیز مناسب برای برش ابزار فولاد ضد زنگ در ارتوپدی، مانند تعویض مفصل ران و تثبیت استخوان های شکسته با استفاده از پیچ ها و صفحات، کاربرد گسترده ای پیدا می کند. علاوه بر این، اغلب برای ساخت ابزارهای جراحی بادوام و قابل تمیز کردن آسان مانند هموستات، موچین، فورسپس و سایر تجهیزاتی که به دوام و استریل نیاز دارند، استفاده می شود.

از آنجایی که فولاد ضد زنگ حاوی آهن است، که می تواند به مرور زمان منجر به خوردگی شود، با زوال ایمپلنت خطری برای بافت اطراف وجود دارد. در مقایسه، فلزات پزشکی مانند تیتانیوم یا کبالت کروم مقاومت بیشتری در برابر خوردگی دارند. با این حال، توجه داشته باشید که این فلزات جایگزین می‌توانند گران‌تر باشند.

2. مس

به دلیل استحکام نسبتا ضعیف تر،فلز مس به طور گسترده برای تولید تجهیزات جراحی و ایمپلنت استفاده نمی شود. با این حال، خواص ضد باکتری و ضد ویروسی قابل توجه آن، آن را به یک انتخاب رایج در زمینه جراحی و پیشگیری از بیماری تبدیل کرده است.

استفاده مستقیم از مس برای ایمپلنت های پزشکی به دلیل نرمی و سمیت احتمالی آن در بافت غیر معمول است. با این حال، برخی از آلیاژهای مس هنوز در ایمپلنت های دندانی و برای کاهش خطرات عفونت استفاده می شود.جراحی های پیوند استخوان.

مس به دلیل خواص استثنایی ضد ویروسی و ضد باکتریایی خود به عنوان یک فلز پزشکی واقعاً برتر است. این باعث می‌شود که مس به یک ماده ایده‌آل برای سطوحی که اغلب لمس می‌شوند، مانند دستگیره‌های در، نرده‌های تخت و سوئیچ‌ها تبدیل شود. چیزی که مس را متمایز می کند این است کهFDAبیش از 400 آلیاژ مس مختلف را به عنوان بیوسیدال تایید کرده است که به طور موثر از انتقال ویروس هایی مانند SARS-CoV-2 جلوگیری می کند.

هنگامی که مس خالص در معرض محیط قرار می گیرد، به راحتی تحت اکسیداسیون قرار می گیرد و در نتیجه رنگ آن سبز می شود. با وجود این، خواص ضد میکروبی خود را حفظ می کند. با این حال، برخی از افراد ممکن است تغییر رنگ را غیرجذاب بدانند. برای رفع این مشکل، معمولاً از آلیاژهایی استفاده می شود که سطوح مختلفی از اثربخشی را در برابر میکروب ها ارائه می دهند. گزینه دیگر استفاده از پوشش های لایه نازک برای جلوگیری از اکسیداسیون و در عین حال حفظ خواص ضد باکتریایی مس است.

3. تیتانیوم

تیتانیوم در میان فلزاتی که معمولاً در تولید وسایل پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند، بسیار مورد علاقه است. علاوه بر تجهیزات پزشکی داخلی، در ساخت وسایل خارجی مانند ابزار جراحی، تجهیزات دندانپزشکی و تجهیزات ارتوپدی نیز استفاده می شود. تیتانیوم خالص که به دلیل بی اثر بودن بسیار معروف است، پرهزینه ترین گزینه است که اغلب برای اجزای با قابلیت اطمینان فوق العاده بالا یا آنهایی که برای استفاده طولانی مدت در بدن بیمار پس از جراحی در نظر گرفته می شود، در نظر گرفته می شود.

امروزه، تیتانیوم به طور مکرر به عنوان جایگزینی برای فولاد ضد زنگ، به ویژه در تولید تکیه گاه های استخوانی و جایگزین ها استفاده می شود. تیتانیوم دارای استحکام و دوام قابل مقایسه با فولاد ضد زنگ است در حالی که وزن آن سبک تر است. علاوه بر این، ویژگی های زیست سازگاری عالی را نشان می دهد.

آلیاژهای تیتانیوم برای ایمپلنت های دندانی نیز بسیار مناسب هستند. این به این واقعیت مربوط می شود که تیتانیوم را می توان در آن استفاده کردپرینت سه بعدی فلزی برای ساخت قطعات کاملا سفارشی بر اساس اسکن و اشعه ایکس بیمار. این یک راه حل بی عیب و نقص و شخصی را امکان پذیر می کند.

تیتانیوم به دلیل ماهیت سبک و قوی خود متمایز است و از نظر مقاومت در برابر خوردگی از فولاد ضد زنگ پیشی می گیرد. با این وجود، محدودیت های خاصی وجود دارد که باید در نظر گرفته شود. آلیاژهای تیتانیوم ممکن است مقاومت ناکافی در برابر خستگی خمشی تحت بارهای دینامیکی مداوم از خود نشان دهند. علاوه بر این، وقتی تیتانیوم در اتصالات جایگزین استفاده می شود، در برابر اصطکاک و سایش مقاوم نیست.

4. کبالت کروم

متشکل از کروم و کبالت،کروم کبالت آلیاژی است که مزایای متعددی را برای ابزارهای جراحی ارائه می دهد. مناسب بودن آن برایپرینت سه بعدیوماشینکاری CNC امکان شکل دهی راحت فرم های دلخواه را فراهم می کند. علاوه بر این،پولیش الکتریکی برای اطمینان از سطح صاف و به حداقل رساندن خطر آلودگی اجرا می شود. کروم کبالت با ویژگی‌های عالی مانند استحکام، مقاومت در برابر سایش و استقامت در دمای بالا، یکی از بهترین گزینه‌ها برای آلیاژهای فلزی است. زیست سازگاری آن را برای پروتزهای ارتوپدی، تعویض مفصل و ایمپلنت های دندانی ایده آل می کند.

آلیاژهای کروم کبالت فلزات پزشکی بسیار مورد توجهی هستند که برای جایگزینی سوکت های لگن و شانه استفاده می شوند. با این حال، نگرانی‌هایی در مورد انتشار بالقوه یون‌های کبالت، کروم و نیکل در جریان خون وجود دارد زیرا این آلیاژها به تدریج در طول زمان فرسوده می‌شوند.

5. آلومینیوم

به ندرت در تماس مستقیم با بدن،آلومینیوم به طور گسترده ای در تولید تجهیزات پشتیبانی مختلف استفاده می شود که به ویژگی های سبک وزن، مستحکم و مقاوم در برابر خوردگی نیاز دارد. به عنوان مثال می توان به استنت های داخل وریدی، عصای راه رفتن، چارچوب تخت، ویلچر و استنت های ارتوپدی اشاره کرد. به دلیل تمایل به زنگ زدگی یا اکسید شدن، اجزای آلومینیومی معمولاً به فرآیندهای رنگ آمیزی یا آنودایز برای افزایش دوام و طول عمر نیاز دارند.

6. منیزیم

آلیاژهای منیزیم فلزات پزشکی هستند که به دلیل سبکی و استحکام استثنایی خود، شبیه وزن و تراکم استخوان طبیعی شناخته شده اند. علاوه بر این، منیزیم ایمنی زیستی را نشان می دهد زیرا به طور طبیعی و ایمن در طول زمان تجزیه می شود. این ویژگی آن را برای استنت‌های موقت یا جایگزینی پیوند استخوان مناسب می‌کند و نیاز به روش‌های برداشت ثانویه را از بین می‌برد.

با این حال، منیزیم به سرعت اکسید می شود و این امر ضروری استدرمان سطحی . علاوه بر این، ماشینکاری منیزیم می تواند چالش برانگیز باشد و باید اقدامات احتیاطی برای جلوگیری از واکنش های بالقوه فرار با اکسیژن انجام شود.

7. طلا

طلا، احتمالاً یکی از اولین فلزات پزشکی مورد استفاده، دارای مقاومت در برابر خوردگی و زیست سازگاری عالی است. چکش خواری آن امکان فرم دهی آسان را فراهم می کند و در گذشته آن را به یک انتخاب محبوب برای تعمیرات مختلف دندان تبدیل کرده است. با این حال، این روش کمتر رایج شده است، و اکنون طلا جایگزین آن شده استمواد مصنوعیدر بسیاری از موارد.

در حالی که طلا دارای برخی خواص بیوسیدال است، شایان ذکر است که هزینه و نادر بودن آن استفاده از آن را محدود می کند. به طور معمول، طلا در آبکاری های بسیار نازک به جای طلای جامد استفاده می شود. روکش‌های طلا معمولاً روی هادی‌ها، سیم‌ها و سایر اجزای میکروالکترونیکی مورد استفاده در ایمپلنت‌های تحریک الکتریکی وحسگرها.

8. پلاتین

پلاتین، یکی دیگر از فلزات عمیقاً پایدار و بی اثر، به دلیل زیست سازگاری و رسانایی استثنایی، گزینه ای عالی برای دستگاه ها و تجهیزات جراحی در نظر گرفته می شود. سیم‌های پلاتینیوم ظریف در ایمپلنت‌های الکترونیکی داخلی مانند سمعک و ضربان‌ساز استفاده زیادی می‌کنند. علاوه بر این، پلاتین کاربردهای خود را در ارتباط با اختلالات عصبی و نظارت بر امواج مغزی می یابد.

9. نقره ای

مانند مس، نقره دارای خواص ضد میکروبی ذاتی است که آن را در کاربردهای مختلف ارزشمند می کند. این ماده در استنت‌ها و ایمپلنت‌های غیر باربر کاربرد دارد و حتی در ترکیبات سیمانی که برای گچ‌کاری استخوان استفاده می‌شوند، استفاده می‌شود. علاوه بر این، نقره با روی یا مس برای تولید پرکردگی دندان آلیاژ می شود.

10. تانتالیم

تانتالیوم ویژگی های قابل توجهی مانند مقاومت در برابر حرارت بالا، کارایی عالی، مقاومت در برابر اسیدها و خوردگی و همچنین ترکیبی از شکل پذیری و استحکام را نشان می دهد. به عنوان یک فلز نسوز بسیار متخلخل، رشد و یکپارچگی استخوان را تسهیل می کند و آن را برای کاشت در حضور استخوان مناسب می کند.

تانتالوم به دلیل مصونیت در برابر مایعات بدن و مقاومت در برابر خوردگی در ابزارهای پزشکی مختلف و نوارهای نشانگر تشخیصی کاربرد دارد. ظهورپرینت سه بعدیاستفاده از تانتالیوم در جایگزینی استخوان جمجمه و دستگاه های دندانی مانند تاج یا تاجپیچ نوشته ها. با این حال، به دلیل نادر بودن و هزینه آن، تانتالوم اغلب در مواد کامپوزیتی به جای به شکل خالص آن استفاده می شود.

11. نیتینول

نیتینول یک آلیاژ ساخته شده از نیکل و تیتانیوم است که به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و زیست سازگاری استثنایی خود شناخته شده است. ساختار کریستالی منحصر به فرد آن به آن اجازه می دهد تا فوق الاستیسیته و اثر حافظه شکل دار از خود نشان دهد. این خواص با اجازه دادن به مواد برای بازگشت به شکل اولیه خود پس از تغییر شکل، بر اساس دمای خاص، صنعت تجهیزات پزشکی را متحول کرده است.

در روش‌های پزشکی که دقت بسیار مهم است، نیتینول انعطاف‌پذیری را برای حرکت در فضاهای تنگ و در عین حال حفظ دوام برای مقاومت در برابر فشار قابل توجه (تا 8٪) ارائه می‌کند. ماهیت سبک وزن و عملکرد عالی آن را به گزینه ای ایده آل برای تولید کاربردهای مختلف زیست پزشکی تبدیل می کند. به عنوان مثال می توان به سیم های ارتودنسی، لنگرهای استخوانی، منگنه ها، دستگاه های اسپیسر، ابزارهای دریچه قلب، سیم های راهنما و استنت اشاره کرد. همچنین می توان از نیتینول برای ایجاد نشانگرها و خطوط تشخیصی برای مکان یابی تومورهای سینه استفاده کرد که گزینه های کمتر تهاجمی برای تشخیص و درمان سرطان سینه ارائه می دهد.

12. نیوبیوم

نیوبیم، یک فلز ویژه نسوز، در تجهیزات پزشکی مدرن کاربرد دارد. به دلیل بی اثر بودن و زیست سازگاری استثنایی آن شناخته شده است. در کنار ویژگی‌های ارزشمند خود از جمله هدایت حرارتی و الکتریکی بالا، نیوبیم اغلب در تولید قطعات کوچک برای ضربان‌سازها استفاده می‌شود.

13. تنگستن

تنگستن معمولاً در تجهیزات پزشکی، به ویژه در تولید لوله‌ها برای روش‌های کم تهاجمی مانند لاپاراسکوپی و آندوسکوپی استفاده می‌شود. این استحکام مکانیکی را ارائه می دهد و همچنین می تواند نیاز به رادیو شفافیت را برآورده کند، و آن را برای کاربردهای بازرسی فلورسانس مناسب می کند. علاوه بر این، چگالی تنگستن از سرب فراتر رفته و آن را به یک جایگزین سازگار با محیط زیست برای مواد محافظ تشعشع تبدیل می کند.

مواد زیست سازگار در دسترس برای دستگاه های پزشکی

وقتی صحبت از مواد زیست سازگار مورد استفاده در محیط‌های مراقبت‌های بهداشتی می‌شود، باید معیارهای خاصی را رعایت کنند که ممکن است برای سایر محصولات اعمال نشود.

به عنوان مثال، آنها باید در تماس با بافت انسان یا مایعات بدن غیر سمی باشند. علاوه بر این، آنها باید در برابر مواد شیمیایی مورد استفاده برای استریل کردن مانند پاک کننده ها و ضد عفونی کننده ها مقاومت داشته باشند. در مورد فلزات پزشکی که برای ایمپلنت استفاده می شود، باید غیر سمی، خورنده و غیر مغناطیسی باشند. تحقیقات به طور مداوم آلیاژهای فلزی جدید، و همچنین مواد دیگری مانندپلاستیکوسرامیک ، برای ارزیابی مناسب بودن آنها به عنوان مواد زیست سازگار. علاوه بر این، برخی از مواد ممکن است برای تماس کوتاه مدت بی خطر باشند اما برای ایمپلنت های دائمی مناسب نیستند.

با توجه به متغیرهای متعدد درگیر، نهادهای نظارتی مانند FDA در ایالات متحده، همراه با سایر آژانس های جهانی، مواد خام برای دستگاه های پزشکی را به خودی خود تأیید نمی کنند. در عوض، طبقه‌بندی به محصول نهایی نسبت به مواد تشکیل‌دهنده آن اختصاص داده می‌شود. با این وجود، انتخاب یک ماده زیست سازگار گام اولیه و حیاتی برای دستیابی به طبقه‌بندی مورد نظر است.

چرا فلزات ماده ترجیحی برای اجزای دستگاه پزشکی هستند؟

در شرایطی که به استحکام و سختی استثنایی نیاز است، فلزات، به ویژه در مقاطع کوچک، اغلب انتخاب ارجح هستند. آنها برای اجزایی که نیاز به شکل دهی یا ماشینکاری به اشکال پیچیده دارند، مناسب هستند، مانندکاوشگرها ، تیغه ها و نقاط. علاوه بر این، فلزات در بخش‌های مکانیکی که با سایر اجزای فلزی مانند اهرم تعامل دارند، برتری دارند.چرخ دنده ها ، اسلایدها و محرک ها. آنها همچنین برای اجزایی که تحت استریلیزاسیون با حرارت بالا قرار می گیرند یا به خواص مکانیکی و فیزیکی برتر در مقایسه با مواد مبتنی بر پلیمر نیاز دارند، مناسب هستند.

فلزات معمولا سطحی بادوام و براق را ارائه می دهند که تمیز کردن و استریل کردن آسان را تسهیل می کند. تیتانیوم، آلیاژهای تیتانیوم، فولاد ضد زنگ و آلیاژهای نیکل به دلیل توانایی آنها در برآوردن الزامات تمیز کردن سخت در برنامه های بهداشتی، در تجهیزات پزشکی بسیار مورد علاقه هستند. برعکس، فلزاتی که مستعد اکسیداسیون سطحی کنترل نشده و مخرب هستند، مانند فولاد، آلومینیوم یا مس، از چنین کاربردهایی مستثنی هستند. این فلزات با کارایی بالا دارای خواص منحصر به فرد، برخی محدودیت ها و تطبیق پذیری استثنایی هستند. کار با این مواد نیازمند رویکردهای طراحی نوآورانه است، که ممکن است با روش‌هایی که معمولاً در فلزات یا پلاستیک‌های استاندارد به کار می‌روند متفاوت باشد و امکانات زیادی را برای مهندسان محصول ارائه می‌دهد.

اشکال ترجیحی برخی از فلزات مورد استفاده برای تجهیزات پزشکی

انواع مختلفی از آلیاژهای تیتانیوم، فولاد ضد زنگ و آلیاژهای قابل سخت شدن وجود دارد که معمولاً در صنعت پزشکی استفاده می شوند، از جمله صفحه، میله، فویل، نوار، ورق، میله و سیم. این اشکال مختلف برای برآوردن نیازهای خاص اجزای دستگاه پزشکی، که اغلب ماهیت کوچک و پیچیده ای دارند، ضروری هستند.

برای ساخت این اشکال، به صورت خودکارپرس های مهر زنی به طور معمول شاغل هستند. نوارها و سیم ها متداول ترین مواد اولیه مورد استفاده برای این نوع پردازش هستند. این فرم‌های آسیاب در اندازه‌های مختلف، با ضخامت نوار از فویل فوق‌العاده نازک در 0.001 اینچ تا 0.125 اینچ، و سیم تخت در ضخامت‌های 0.010 اینچ تا 0.100 اینچ و عرض‌های 0.150 اینچ تا 0.750 اینچ موجود است. .

ملاحظات استفاده از فلزات در ساخت تجهیزات پزشکی

در این بخش، هنگام استفاده از فلزات برای ساخت تجهیزات پزشکی، چهار عامل اصلی را بررسی خواهیم کرد که عبارتند از: ماشین‌کاری، شکل‌پذیری، کنترل سختی وپرداخت سطح.

1. ماشینکاری

خواص ماشینکاری آلیاژ 6-4 بسیار شبیه به فولادهای زنگ نزن آستنیتی است که هر دو ماده حدود 22 درصد از فولاد AISI B-1112 را دارند. با این حال، باید توجه داشت که تیتانیوم با ابزار کاربید واکنش می دهد و این واکنش با گرما تشدید می شود. بنابراین توصیه می شود هنگام ماشینکاری تیتانیوم از سیلاب سنگین با سیال برش استفاده شود.

مهم است که از استفاده از مایعاتی که حاوی هالوژن هستند خودداری کنید، زیرا اگر پس از عملیات ماشینکاری به طور کامل حذف نشوند، می توانند باعث ایجاد خوردگی استرس شوند.

2. شکل پذیری

استامپرها معمولاً موادی را ترجیح می دهند که به راحتی سرد شوند. با این حال، شایان ذکر است که شکل پذیری با ویژگی های خاصی که خریداران هنگام انتخاب این آلیاژها به دنبال آن هستند، مانند سختی و استحکام عالی، رابطه معکوس دارد.

به عنوان مثال، منگنه های جراحی نیاز به حداکثر استحکام برای جلوگیری از جدا شدن دارند، حتی با سطح مقطع بسیار باریک. در عین حال، آنها باید بسیار شکل پذیر باشند تا به جراحان اجازه دهند بدون نیاز به ابزارهای اصلی تهاجمی، آنها را محکم ببندند.

دستیابی به تعادل بین استحکام و شکل پذیری می تواند به طور موثر در مرحله رول مجدد انجام شود. با چرخاندن دقیق نوار به گیج مورد نظر و استفاده از آنیل بین پاس ها برای مقابله با اثرات سخت کاری، سطح بهینه شکل پذیری به دست می آید.

رولرها از فرآیند عملیات حرارتی متناوب استفاده می کنندنورد سردبرای تهیه یک ماده شکل‌پذیر که برای شکل‌دهی، کشیدن و پانچ کردن با استفاده از تجهیزات متداول چند لغزنده و چند لایه مهر زنی مناسب است.

در حالی که شکل‌پذیری تیتانیوم و آلیاژهای آن ممکن است کمتر از سایر فلزات ساختاری رایج باشد، محصولات نواری همچنان می‌توانند به راحتی در دمای اتاق شکل بگیرند، البته با سرعت کمتری نسبت به فولاد ضد زنگ.

پس از شکل‌دهی سرد، تیتانیوم به دلیل مدول الاستیسیته کمش که تقریباً نصف فولاد است، بهار برگشت می‌کند. شایان ذکر است که درجه برگشت فنری با استحکام فلز افزایش می یابد.

هنگامی که تلاش های دمای اتاق کافی نباشد، عملیات شکل دهی را می توان در دماهای بالا انجام داد زیرا شکل پذیری تیتانیوم با افزایش دما افزایش می یابد. به طور کلی نوارها و ورق های تیتانیوم بدون آلیاژ به صورت سرد شکل می گیرند.

با این حال، یک استثنا برای وجود داردآلیاژهای آلفا که گاهی اوقات تا دمای 600 درجه فارنهایت تا 1200 درجه فارنهایت گرم می شوند تا از بازگشت فنر جلوگیری شود. شایان ذکر است که فراتر از 1100 درجه فارنهایت، اکسیداسیون سطوح تیتانیوم به یک نگرانی تبدیل می شود، بنابراین ممکن است عملیات رسوب زدایی ضروری باشد.

از آنجایی که ویژگی جوش سرد تیتانیوم بالاتر از فولاد ضد زنگ است، روانکاری مناسب هنگام انجام هر عملیاتی که شامل تیتانیوم در تماس با تیتانیوم می شود بسیار مهم است.فلز می میردیا تجهیزات شکل دهی

3. کنترل سختی

استفاده از فرآیند نورد و بازپخت برای دستیابی به تعادل بین شکل‌پذیری و استحکام در آلیاژها. با بازپخت بین هر پاس نورد، اثرات سخت شدن کار از بین می رود و در نتیجه مزاج مطلوبی ایجاد می شود که ضمن ایجاد شکل پذیری لازم، استحکام مواد را حفظ می کند.

برای رعایت مشخصات دقیق و به حداقل رساندن هزینه ها، کارشناسان درگروه HUAYI می تواند در انتخاب آلیاژ کمک کند و راه حل های جامعی برای ماشینکاری فلزات پزشکی شما ارائه دهد. این اطمینان حاصل می کند که آلیاژها دارای ترکیب مطلوبی از خواص هستند که با الزامات و محدودیت های خاص هماهنگ هستند.

4. سطح پایان

در مرحله رول مجدد، پرداخت سطح محصولات نواری مبتنی بر تیتانیوم و فولاد ضد زنگ تعیین می شود. طراحان گزینه‌های مختلفی برای انتخاب دارند، از جمله روکش روشن و انعکاسی، سطح مات که انتقال روان‌کاری را تسهیل می‌کند، یا سایر سطوح تخصصی لازم برای اتصال، لحیم کاری یا جوشکاری.

پوشش های سطحی از تماس بین رول های کار و مواد موجود در آسیاب نورد ایجاد می شود. به عنوان مثال، استفاده از رول‌های کاربید بسیار صیقلی منجر به یک روکش آینه روشن و بازتابنده می‌شود، در حالی که رول‌های فولادی شات بلاست یک روکش مات با زبری 20-40 µin ایجاد می‌کنند. RMS. رول های کاربید شات بلاست یک روکش کسل کننده با 18-20 میکرون ارائه می دهند. زبری RMS.

این فرآیند قادر است سطحی با زبری تا 60 میکرون تولید کند. RMS، که نشان دهنده سطح نسبتاً بالایی اززبری سطح.

فلزات و آلیاژهای رایج برای کاربردهای پزشکی

فولاد ضد زنگ، تیتانیوم و آلیاژهای مبتنی بر نیکل به عنوان مواد پیشرفته تری در مقایسه با مواد معمولی تلقی می شوند. با این حال، آنها همچنین طیف وسیع تری از قابلیت ها را به میز می آورند. این مواد توانایی اصلاح خصوصیات مکانیکی خود را از طریق فرآیندهایی مانند گرمایش، سرمایش و خاموش کردن دارند. علاوه بر این، در طول پردازش، آنها می توانند در صورت لزوم دستخوش تغییرات بیشتری شوند. برای مثال، غلتاندن فلزات در گیج‌های نازک‌تر می‌تواند سختی آن‌ها را افزایش دهد، در حالی که بازپخت می‌تواند خواص آن‌ها را به حالت دقیق بازگرداند و امکان شکل‌دهی مقرون‌به‌صرفه را فراهم کند.

این فلزات عملکرد خوبی دارندکاربردهای پزشکی . آنها مقاومت در برابر خوردگی استثنایی از خود نشان می دهند، دارای قابلیت های مکانیکی بالایی هستند، طیف گسترده ای از گزینه های تصفیه سطح را ارائه می دهند و پس از آشنایی طراحان با پیچیدگی آنها، تطبیق پذیری تولید عالی را ارائه می دهند.

نتیجه

هنگام ساخت تجهیزات پزشکی، انتخاب دقیق فلزات مناسب بسیار مهم است. فلزات رایج برای این منظور عبارتند از فولاد ضد زنگ، تیتانیوم، کروم کبالت، مس، تانتالیوم و پلاتین. این فلزات به دلیل زیست سازگاری و دوام عالی ترجیح داده می شوند. اگرچه پالادیوم نیز در حال شناسایی است، استفاده از آن به دلیل هزینه های بالاتر آن نسبتاً محدود است. امیدواریم این راهنما به شما در یافتن فلز مناسبی که پروژه ها یا برنامه های پزشکی شما را برآورده می کند کمک کند.