NiTi minni álplata

Árangursrík notkun NiTi málmblöndur í læknisfræði er háð nákvæmri stjórn á öllu framleiðsluferlinu, þar sem gallar geta borist yfir á lokaafurðina. Það eru nokkrir staðlar til staðar í þessu sambandi, þar á meðal ASTM F2063, sem takmarkar ekki aðeins súrefnis- og köfnunarefnisinnihald í læknisfræðilegum nikkel-títan málmblöndur við 500 ppm, heldur einnig nikkel sem notað er við framleiðslu á læknisfræðilegum, bekk búnaðar. Hámarksstærð innihalds í títanbræðslu er takmörkuð við 39 μm. Þessi hluti mun skoða mismunandi framleiðsluþrep og aðferðir Nitinol, draga fram mikilvægi þeirra, kosti og galla og hæfi þeirra til að vinna úr læknisfræðilegu Nitinol.

01.Steypu/bræðsluferli
Vegna mikils títaninnihalds er bráðið nítínól mjög hvarfgjarnt og verður að vinna í lofttæmi. Steypuferli eru algengust við framleiðslu á NiTi málmblöndur og fela í sér lofttæmisbræðslu (VIM), lofttæmisboga endurbræðslu (VAR), rafeindageislabræðslu og plasmabogabræðslu (PAM). Meðal þessara fjögurra aðferða eru nikkel-títan málmblöndur aðallega framleiddar með mörgum VAR eða VIM fyrst og síðan VAR. Í þessum hluta er fjallað stuttlega um þessar aðferðir en tafla 1 dregur fram kosti þeirra og takmarkanir. Þar að auki, eins og sýnt er í töflu 2, þar sem þetta er endurskoðun á NiTi málmblöndur til notkunar í læknisfræði, var hæfisgreining einnig gerð út frá næmi fyrir kolefni og súrefni, einsleitni og efnasamsetningu, þar sem þessir þættir myndu hafa áhrif á gæði málmblöndunnar. og þar með frammistöðu þess.

Tafla 1. Kostir og takmarkanir Nitinol steypu/bræðslu framleiðsluaðferða.

Tafla 2. Samanburður á aðferðum byggðar á hæfi til að vinna NiTi málmblöndur til læknisfræðilegra nota.

01.1. Vacuum induction bráðnun (VIM)
VIM samanstendur af bráðinni grafítdeiglu sem er í stálskel og tengd við lofttæmi. Þegar hringstraumar eru settir inn í grafítdeigluna og málmhleðslur myndast rafaflfræðilegir kraftar sem hjálpa til við að hræra og blanda bræðslunni. VIM er mest notaða aðferðin til að framleiða NiTi málmblöndur í atvinnuskyni. Í samanburði við önnur lofttæmisbræðsluferli veitir það meiri sveigjanleika og betri stjórn á einsleitni og álblöndu með sjálfstæðri stjórn á tíma, þrýstingi, hitastigi og massaflutningi með bræðsluhræringu. Hins vegar, þar sem grafítdeiglur eru notaðar, eru þær næmar fyrir kolefnismengun. Dæmigert magn kolefnisóhreininda er á milli 300 og 700 ppm, þó að með nákvæmri stjórn sé hægt að nota hleifar með kolefnismagni á milli 200 og 500 ppm.

01.2. Lofttæmi bogi endurbræðsla (VAR)
Við endurbræðslu í lofttæmiboga eru rafskaut sem hægt er að nota eða sem ekki má nota stöðugt endurbrædd með því að nota ljósboga í lofttæmu umhverfi. VAR bráðnun framleiðir málmblöndur af mjög miklum hreinleika og er því hægt að nota til að bæta hreinleika og uppbyggingu VIM hleifa. Hins vegar er allt hleifurinn ekki brætt samtímis og getur þurft að bræða margar til að ná æskilegri einsleitni.

01.3. Plasma Arc Bræðsla (PAM)
Í plasmabogabræðsluferlinu er inntaksefnismálmurinn settur í kopar vatnskældan kristallara og síðan fluttur með spíral undir argon plasmabrennaranum. Þessi aðferð útilokar mengun af völdum notkunar á lofttæmandi innleiðsluofni. Þess vegna hefur nikkel-títan álfelgur framleitt af PAM Company meiri hreinleika og betri tæringarþol en nikkel-títan álfelgur framleitt af VIM Company. Það hefur einnig miklu minni innfellingar, eins og sýnt er á mynd 3. Hins vegar hefur það minni einsleitni og þarfnast margra PAM blysa til að ná svipaðri einsleitni og VIM.

Mynd 3. PAM (a) og VIM (b) SEM myndir af heitvalsuðum og fullglöddum Ni50.8Ti49.2 stöngum. Örin bendir á dæmigerða gr4.

01.4. Bráðnun rafgeisla
Í þessari aðferð er kringlótt hleif sem er útbúin í lofttæmingarofni brætt með rafeindahitun með mun hærra lofttæmi (10^(-2) Pa) en VIM (10 Pa). Samhliða því að deigla er ekki til er hætta á frekari kolefnismengun eytt og bræðslugæði ráðast af gæðum hleifarinnar. EBM er mjög hreint með súrefnisinnihald allt að 70 ppm (4-10 sinnum lægra en VIM).

01.5. Samantekt á bræðsluferli
Við bræðsluferlið þarf að gæta þess að þættir eins og innfellingar og hátt kolefnis/súrefnisinnihald sem geta haft neikvæð áhrif á málmblönduna sé lágmarkað. Til dæmis hafa rannsóknir komist að því að tilvist innihalds hefur ekki aðeins neikvæð áhrif á lokaafurðina heldur getur það einnig haft áhrif á vinnsluferlið. Til dæmis hafa rannsóknir sýnt að innfellingar geta leitt til styttri endingartíma verkfæra þegar NiTi málmblöndur eru snúnar samanborið við innfellingarlausar málmblöndur. Það er vel þekkt að innfellingar sem ekki eru úr málmi eins og karbíð (TiC) og millimálmoxíð (Ti4Ni2Ox) geta valdið þreytubilun þegar farið er inn í lækningatæki úr NiTi málmblöndu meðan á bræðsluferlinu stendur. Innifalið hefur einnig áhrif á næmni raffægðra NiTi málmblöndur fyrir tæringu í gryfju, þar sem stærð innfellinganna hefur meiri áhrif en fjöldi innfellinga.

02.Duftmálmvinnsluferli (PM)
Duftmálmvinnsluferli fela í sér hefðbundna málmvinnsluferli og aukefnaframleiðsluferli (AM). Hefðbundin duftmálmvinnsluferli fela í sér hefðbundna sintrun (CS), heita isostatic pressun (HIS), neistaplasma sintrun (SPS), málmsprautumótun (MIM) og sjálfútbreiðslu háhitamyndun (SHS). Á hinn bóginn felur í sér aukna framleiðslu PM ferla sértæka leysibræðslu (SLM), leysigerða netmótun (LENS), rafeindageislabræðslu (EBM) og sértæka leysisintrun (SLS). Kostir og takmarkanir þessara ferla eru sýndir í töflu 4.

Tafla 4. Kostir og takmarkanir duftmálmvinnslu NiTi málmblöndur framleiðsluaðferða.

Þrátt fyrir að steypuferlið sé vinsælli til að búa til nikkel-títan málmblöndur, sérstaklega til læknisfræðilegra nota, hefur duftmálmvinnsla sannað að það hefur tilhneigingu til að keppa eða jafnvel standa sig betur en steypu á sumum svæðum, þar á meðal þar sem aðskilnaður á sér ekki stað. Hærri málmblöndur fást við lægra hitastig, sem leiðir til jafntrópískra eðlis- og vélrænna eiginleika. Reyndar bætir hröð storknun (RS) sem tengist duftmálmvinnslu stundum líkamlega og vélræna eiginleika. Þetta er mjög mikilvægt vegna þess að það hefur keðjuverkandi áhrif. Til dæmis bætir einsleit og fín örbygging vinnslueiginleika, en sveigjanleiki duftmálmvinnslu bætir kalda og heita vinnueiginleika eins og velting, útpressun og smíða. Almennt séð munu endurbætur á efniseiginleikum hafa áhrif á geymsluþol vörunnar. Til þess að bæta einsleitni málmblöndunnar er álduftsintun vinsælli en hrámálmduftsintun. Einnig er hægt að nota duftmálmvinnslu til að stjórna hitastigi fasaskipta.

Í atvinnuskyni hefur PM verið notað til að framleiða porous NiTi málmblöndur. Í þessu sambandi uppfylla mismunandi aðferðir eins og HIP, MIM og SHS helstu forsendur fyrir porous NiTi ígræðslu. Þessar kröfur fela í sér: opið og samtengt grop á milli 30% og 80%, porastærð á milli 100 μm og 600 μm, hár styrkur (að minnsta kosti 100 MPa við 2% álag), lágur stuðull Young (stuðull Young nálægt því sem er í beini (að minnsta kosti 100 MPa við 2% álag),<3 GPa) or cortical bone (10-20 GPa)) and high recovery strain (more than 2% recovery after 8% loading).

Hins vegar eru nokkur vandamál sem hindra fulla nýtingu á læknisfræðilegum nikkel-títan álduft málmvinnsluefnum. Í fyrsta lagi er súrefnisstjórnun alvarleg áskorun, þar sem dæmigerðir NiTi hlutar úr duftmálmvinnslu hafa súrefnismagn allt að 3000 ppm. Þó að hægt sé að minnka það niður í 1500 ppm með varkárri meðhöndlun er áhrif þessa súrefnisstigs á sveigjanleika og þreytu enn áhyggjuefni. Ennfremur, vegna mikils óvarins yfirborðs sem skapast af miklum gropi, er nikkelskolun alvarlegt vandamál vegna getu þess til að valda skaðlegum áhrifum eins og frumuofnæmi, erfðaeiturhrifum og frumueiturhrifum. Ennfremur draga svitaholur ekki aðeins úr tæringarþol NiTi, heldur hafa þær einnig áhrif á nikkellosun, sem er tveimur stærðargráðum hærra í ómeðhöndluðu gljúpu NiTi gert með SHS en í föstu NiTi.

Að auki framleiða hertu málmblöndur málmblöndur með hærra innihaldi brothætts oxíðs (Ti4Ni2Ox:0 < x Minna en eða jafnt og 1). Síðast en ekki síst er þéttingarferlið Ni-Ti áldufts erfitt, aðallega vegna dreifingarmismunsins á nikkeli og títan og mjög útverma nikkel-títan álblöndu myndunarhvarfsins og Ni3Ti, Ti2Ni fljótandi eutectic háræðaáhrif af völdum nærveru.

Árangursrík notkun NiTi málmblöndur í læknisfræði er háð nákvæmri stjórn á öllu framleiðsluferlinu, þar sem gallar geta borist yfir á lokaafurðina. Það eru nokkrir staðlar til staðar í þessu sambandi, þar á meðal ASTM F2063, sem takmarkar ekki aðeins súrefnis- og köfnunarefnisinnihald í læknisfræðilegum nikkel-títan málmblöndur við 500 ppm, heldur einnig nikkel sem notað er við framleiðslu á læknisfræðilegum, bekk búnaðar. Hámarksstærð innihalds í títanbræðslu er takmörkuð við 39 μm. Þessi hluti mun skoða mismunandi framleiðsluþrep og aðferðir Nitinol, draga fram mikilvægi þeirra, kosti og galla og hæfi þeirra til að vinna úr læknisfræðilegu Nitinol.

maq per Qat: niti minni álplata, Kína niti minni álplötu framleiðendur, birgja, verksmiðju