Előnyben részesített titánminőségek a fogászatban. biológiai közömbösség és korrózióállóság kis koncentrációban savakkal és lúgokkal szemben

Titán ötvözetek magas technológiai és fizikai-mechanikai tulajdonságokkal, valamint toxikológiai tehetetlenséggel rendelkeznek. A BT-100-as titán lapot bélyegzett koronákhoz (0,14-0,28 mm vastagság), kivehető fogsorok bélyegzett alapjaihoz (0,35-0,4 mm), titán-kerámia protézisek vázához, különféle kivitelű implantátumokhoz használják. A Titanium VT-6-ot beültetésre is használják.

Öntött koronák, hidak, ívek (kapcsok), sínprotézisek, öntött fém alapok készítéséhez, titán öntvény VT-5L. A titánötvözet olvadáspontja 1640 °C.

A külföldi szakirodalomban van egy olyan álláspont, amely szerint titán és ötvözetei az arany alternatívája. Levegőnek kitéve a titán vékony, inert oxidréteget képez. További előnyök közé tartozik az alacsony hővezető képesség, valamint a kompozit cementekkel és porcelánnal való kötés képessége. Hátránya az öntvény megszerzésének nehézsége (a tiszta titán 1668 °C-on megolvad, és könnyen reagál a hagyományos öntőmasszákkal és oxigénnel). Ezért speciális eszközökben kell önteni és forrasztani oxigénmentes környezetben. A hagyományos módszerrel önthető titán-nikkel ötvözeteket fejlesztenek (egy ilyen ötvözet nagyon kevés nikkeliont bocsát ki, és jól kötődik a porcelánnal). A rögzített protézisek (elsősorban koronák és hidak) készítésének új módszerei CAD / CAM technológiával (számítógépes modellezés / számítógépes marás) azonnal kiküszöbölnek minden öntési problémát. Bizonyos sikereket a hazai tudósok is elérték.

A 0,3-0,7 mm vastag vékonyrétegű titántalpú kivehető fogsorok a következő főbb előnyökkel rendelkeznek a más anyagból készült bázisú fogsorokhoz képest:

Abszolút tehetetlenség a szájüreg szöveteivel szemben, ami teljesen kiküszöböli a nikkelre és a krómmal szembeni allergiás reakció lehetőségét, amelyek más ötvözetekből származó fémbázisok részét képezik; - a műanyag alapokra jellemző toxikus, hőszigetelő és allergiás hatások teljes hiánya; - kis vastagság és súly, az alap kellő merevsége a titán nagy fajlagos szilárdsága miatt; - a protéziságy domborművének legapróbb részleteinek reprodukálásának nagy pontossága, amely nem érhető el műanyag és más fémekből öntött alapoknál; - jelentős enyhülés a páciens protézisfüggőségében; - az ételek jó dikciója és ízérzékelése.

A porózus titánt és az alakmemóriával rendelkező titán-nikkelidet a fogászatban implantátumok anyagaként használták. Volt egy időszak, amikor a fémprotézisek titán-nitriddel való bevonása elterjedt a fogászatban, arany árnyalatot adva az acélnak és a CCS-nek, és a módszer szerzői szerint elszigetelve a forrasztósort. Ezt a technikát azonban nem használják széles körben a következő okok miatt:

1) a rögzített protézisek titán-nitrid bevonata a régi technológián, azaz sajtoláson és forrasztáson alapul;

2) titán-nitrid bevonatú protézisek használatakor a régi protézistechnológiát alkalmazzák, így az ortopéd fogorvosok képzettsége nem emelkedik, hanem az 50-es évek szintjén marad;

3) a titán-nitridbevonatú protézisek nem esztétikusak, és a lakosság bizonyos részének rossz ízlésére készültek. A feladatunk nem a fogazat hibájának hangsúlyozása, hanem elrejtése. És ebből a szempontból ezek a protézisek elfogadhatatlanok. Az aranyötvözeteknek esztétikai hátrányai is vannak. De az ortopéd fogorvosok elkötelezettsége az aranyötvözetek iránt nem a színüknek, hanem a gyárthatóságnak és a szájfolyadékkal szembeni nagy ellenállásnak köszönhető;

4) klinikai megfigyelések kimutatták, hogy a titán-nitrid bevonat leválik, más szóval ennek a bevonatnak a sorsa a többi bimetáléval azonos;

5) nem szabad megfeledkezni arról, hogy pácienseink intellektuális szintje jelentősen megnőtt, és ezzel párhuzamosan a protézis megjelenésével szemben támasztott követelmények is megnőttek. Ez ellenkezik néhány lábgyógyász azon próbálkozásaival, hogy aranyötvözet helyettesítőt találjanak;

6) a fix fogpótlások titán-nitriddel való bevonása a javaslat megjelenésének okai egyrészt az ortopédiai fogászat anyagi és technikai bázisának elmaradottsága, másrészt a fogorvosi szakmai kultúra elégtelen szintje. néhány fogorvos.

Ehhez a fix protézisek titán-nitrid bevonatához a páciens szervezetének nagyszámú toxikus-allergiás reakcióját adhatjuk.

Számos alapvető és alkalmazott tanulmány állítja, hogy a titán a legjobb anyag a fogászati ​​implantátumok gyártásához.

Oroszországban a különféle kivitelek gyártásához kereskedelmi tisztaságú BT 1-0 és BT 1-00 (GOST 19807-91) titánt használnak, külföldön pedig az úgynevezett "kereskedelmileg tiszta" titánt, amelyet megosztanak. 4 fokozatba (Grade 1-4 ASTM, ISO). Ti-6Al-4V (ASTM, ISO) titánötvözetet is használnak, amely a BT-6 hazai ötvözet analógja. Mindezek az anyagok kémiai összetételükben és mechanikai tulajdonságaikban különböznek egymástól.

Titán fokozat Grade 1,2,3 - nem használják a fogászatban, mert. túl puha.

A 4. osztályú tiszta titán (СP4) előnyei

• A legjobb biológiai kompatibilitás
• Mérgező vanádium hiánya (V)
• Legjobb korrózióállóság
• 100%-ban nincs allergiás reakció

Tudományos cikkek, külföldi cégek módszertani és prezentációs kiadványai, ASTM, ISO, GOST szabványok tanulmányozása szerint vannak összehasonlító táblázatok a különböző minőségű titán tulajdonságairól és összetételéről.

1. táblázat. A titán kémiai összetétele az ISO 5832/II és az ASTM F 67-89 szerint.

** Az ISO és az ASTM adatok sok ponton megegyeznek, ahol eltérnek, az ASTM értékek zárójelben vannak megadva.

2. táblázat A titán mechanikai tulajdonságai az ISO 5832/II és az ASTM F 67-89 szerint.

3. táblázat. Titánötvözetek kémiai összetétele a GOST 19807−91 szerint.

* A VT 1-00 titán minőségben az alumínium tömeghányada legfeljebb 0,3%, a VT 1-0 titán fokozatban legfeljebb 0,7%.

4. táblázat. Titánötvözetek mechanikai tulajdonságai a GOST 19807−91 szerint.

** Az adatok az OST 1 90 173-75 szerint vannak megadva.
*** A rendelkezésre álló irodalomban nem található adat.

A vizsgált anyagok közül a legtartósabb a Ti-6Al-4V ötvözet (a VT-6 hazai analógja). A szilárdság növelése az alumínium és a vanádium összetételébe történő bevezetésével érhető el. Ez az ötvözet azonban a bioanyagok első generációjához tartozik, és annak ellenére, hogy nincsenek klinikai ellenjavallatok, egyre ritkábban használják. Ez a rendelkezés a nagy ízületek endoprotézis pótlásának problémáira vonatkozik.

A jobb biológiai kompatibilitás szempontjából a "tiszta" titán csoportba tartozó anyagok tűnnek ígéretesebbnek. Meg kell jegyezni, hogy amikor az emberek „tiszta” titánról beszélnek, akkor a titán azon négy fajtájának egyikét értik, amelyek a nemzetközi szabványok szerint engedélyezettek a testszövetekbe való bejuttatásra. Amint a fenti adatokból látható, kémiai összetételükben különböznek, ami valójában meghatározza a biológiai kompatibilitást és a mechanikai tulajdonságokat.

Ezen anyagok szilárdságának kérdése is fontos. A 4. osztályú titán a legjobb teljesítményt nyújtja ebből a szempontból.
Kémiai összetételét tekintve megjegyzendő, hogy az ilyen minőségű titán oxigén- és vastartalma megnövekedett. Az alapvető kérdés az, hogy ez rontja-e a biológiai kompatibilitást?

Az oxigén növekedése valószínűleg nem lesz negatív. A 4. fokozatú titán vastartalmának 0,3%-os növekedése (az 1. fokozathoz képest) némi aggodalomra adhat okot, mivel a kísérleti adatok szerint a vas (valamint az alumínium) a test szöveteibe beültetve kötőszövet kialakulásához vezet. szövet az implantátum körül - szövetréteg, ami a fém elégtelen bioinertségének a jele. Ezenkívül ugyanezen adatok szerint a vas gátolja a szerves kultúra növekedését. Azonban, mint fentebb említettük, a fenti adatok a "tiszta" fémek beültetésére vonatkoznak.

Ebben az esetben fontos a kérdés: lehetséges-e a vasionok kijutása a titán-oxid rétegen keresztül a környező szövetekbe, és ha lehetséges, milyen sebességgel és milyen további anyagcserével? A rendelkezésre álló szakirodalomban nem találtunk információt erről a témáról.

A külföldi és a hazai szabványok összehasonlítása során megállapítható, hogy a hazánkban klinikai használatra engedélyezett VT 1-0 és VT 1-00 titánötvözetek gyakorlatilag megfelelnek a "tiszta" titán 1. és 2. fokozatának. A csökkentett oxigéntartalom és az ezekben a minőségekben található vas szilárdsági tulajdonságaik csökkenéséhez vezet, ami nem tekinthető kedvezőnek. Bár a VT 1-00 titán szakítószilárdság felső határa megfelel a 4. fokozatnak, a hazai ötvözet folyáshatára csaknem kétszer kisebb. Ezenkívül a készítmény tartalmazhat alumíniumot, ami, mint fentebb említettük, nem kívánatos.

A külföldi szabványok összehasonlításakor megállapítható, hogy az amerikai szabvány szigorúbb, és az ISO szabványok számos bekezdésben hivatkoznak az amerikaiakra. Ezenkívül az Egyesült Államok küldöttsége nem értett egyet a sebészetben használt titán ISO-szabványának jóváhagyásával.

Tehát amellett lehet érvelni, hogy:
A fogászati ​​implantátumok gyártásához ma a legjobb anyag az ASTM szabvány szerinti „tiszta” 4-es titán, mivel:

• nem tartalmaz mérgező vanádiumot, például Ti-6Al-4V ötvözetet;
• összetételében a Fe jelenléte (tized%-ban mérve) nem tekinthető negatívnak, mivel még a vasionok környező szövetekbe való esetleges felszabadulása esetén sem mérgező a szövetekre gyakorolt ​​hatás, mint a vanádiumnál;
• a 4. osztályú titán jobb szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezik, mint a „tiszta” titán csoport más anyagai;

Kobalt krómötvözetek

Kobalt-króm ötvözetek minősége KHS

kobalt 66-67%, ami az ötvözet keménységét adja, ezzel javítva az ötvözet mechanikai tulajdonságait.

króm 26-30%, bevezetve az ötvözet keménységének és a korrózióállóság növelésének érdekében, passziváló filmet képezve az ötvözet felületén.

nikkel 3-5%, ami növeli az ötvözet plaszticitását, szívósságát, alakíthatóságát, ezáltal javítja az ötvözet technológiai tulajdonságait.

molibdén 4-5,5%, aminek nagy jelentősége van az ötvözet szilárdságának növelésében azáltal, hogy finomszemcséssé teszi.

mangán 0,5%, ami növeli a szilárdságot, az öntési minőséget, csökkenti az olvadáspontot, segít eltávolítani a mérgező szemcsés vegyületeket az ötvözetből.

szén 0,2%, ami csökkenti az olvadáspontot és javítja az ötvözet folyékonyságát.

szilícium 0,5%, javítja az öntvények minőségét, növeli az ötvözet folyékonyságát.

vas 0,5%, a folyékonyság növelése, az öntés minőségének javítása.

nitrogén 0,1%, ami csökkenti az olvadáspontot, javítja az ötvözet folyékonyságát. Ugyanakkor a nitrogéntartalom 1% feletti növekedése rontja az ötvözet rugalmasságát.

berillium 0-1,2%

alumínium 0,2%

TULAJDONSÁGOK: A CCS magas fizikai és mechanikai tulajdonságokkal, viszonylag kis sűrűséggel és kiváló folyékonysággal rendelkezik, ami lehetővé teszi nagy szilárdságú áttört fogászati ​​termékek öntését. Olvadáspontja 1458 C, mechanikai viszkozitása kétszerese az aranynak, a minimális szakítószilárdság 6300 kgf/cm 2. A nagy rugalmassági modulus és az alacsonyabb sűrűség (8 g/cm 3 ) könnyebb és erősebb protézisek készítését teszi lehetővé. Kopásállóbbak és hosszabb ideig megőrzik a felület polírozás által biztosított tükörfényét. Jó öntési és korróziógátló tulajdonságai miatt az ötvözetet az ortopédiai fogászatban használják öntött koronák, hidak, különféle kivitelű öntött kapcsos protézisek, fémkerámia fogsor vázak, kivehető, öntött talpú fogsorok, sínkötő eszközök, öntvény gyártásához. kapcsok.

KIBOCSÁTÁSI FORMA: 10 és 30 g tömegű kerek blankok formájában készül, 5 és 15 darabba csomagolva.

Az ortopédiai fogászathoz gyártott összes fémötvözet 4 fő csoportra osztható:

Bygodents - ötvözetek öntött kivehető fogsorokhoz.

KX-Dents - ötvözetek kerámia-fém protézisekhez.

HX-Dents - nikkel-króm ötvözetek fém-kerámia protézisekhez.

A dentanok vas-nikkel-króm ötvözetek fogsorokhoz.

1. Bűvészek. Ezek egy többkomponensű ötvözet.

ÖSSZETÉTEL: kobalt, króm, molibdén, nikkel, szén, szilícium, mangán.

TULAJDONSÁGOK: sűrűség - 8,35 g/cm 3, Brinell keménység - 360-400 HB, ötvözet olvadáspontja - 1250-1400C.

ALKALMAZÁS: öntött kapcsos protézisek, kapcsok, sínkötő eszközök gyártásához.

Byugodent CCS porszívó (lágy)- 63% kobaltot, 28% krómot, 5% molibdént tartalmaz.

Bygodent CCN vac (normál) - 65% kobaltot, 28% krómot, 5% molibdént, valamint magas széntartalmú és nikkelt nem tartalmaz.

Bygodent CCH porszívó (kemény)- az alap kobalt - 63%, króm - 30% és molibdén - 5%. Az ötvözet maximális széntartalma 0,5%, emellett nióbiummal ötvözve - 2%, és nem tartalmaz nikkelt. Kimagaslóan magas rugalmassági és szilárdsági paraméterekkel rendelkezik.

Byugodent CCC porszívó (réz)- az alap kobalt - 63%, króm - 30%, molibdén - 5%. Az ötvözetek kémiai összetétele réz és magas széntartalom - 0,4%. Ennek eredményeként az ötvözet nagy rugalmassági és szilárdsági tulajdonságokkal rendelkezik. A sekély részek jelenléte az ötvözetben megkönnyíti a polírozást, valamint a protézisek egyéb mechanikai feldolgozását.

Bygodent CCL vac (folyékony)- a kobalton kívül - 65%, króm - 28% és molibdén - 5%, bór és szilícium kerül az ötvözet összetételébe. Ez az ötvözet kiváló folyékonysággal, kiegyensúlyozott tulajdonságokkal rendelkezik.

2. KH-Dents

ALKALMAZÁS: porcelán burkolatú öntött fémvázak gyártásához. Az ötvözetek felületén kialakuló oxidfilm kerámia vagy üvegkerámia bevonatok felvitelét teszi lehetővé. Ennek az ötvözetnek többféle típusa létezik: CS, CN, CB, CC, CL, DS, DM.

KH-Dent CN porszívó (normál) 67% kobaltot, 27% krómot és 4,5% molibdént tartalmaz, de szén- és nikkelmentes. Ez jelentősen javítja a műanyag tulajdonságait és csökkenti a keménységet.

KX-Dent CB porszívó (Bondy) a következő összetételű: 66,5% kobalt, 27% króm, 5% molibdén. Az ötvözet jó kombinációja az öntési és mechanikai tulajdonságoknak.

3. NH-Dents

ÖSSZETÉTEL: nikkel - 60-65%; króm - 23-26%; molibdén - 6-11%; szilícium - 1,5-2%; nem tartalmaznak szenet.

Nikkel-króm alapú NH-Dent ötvözetek

ALKALMAZÁS: kiváló minőségű fém-kerámia koronákhoz és kis hidakhoz, nagy keménységgel és szilárdsággal rendelkeznek. A protézisvázak könnyen csiszolhatók és polírozhatók.

TULAJDONSÁGOK: az ötvözetek jó öntési tulajdonságokkal rendelkeznek, finomító adalékokat tartalmaznak, ami lehetővé teszi nemcsak minőségi termék előállítását nagyfrekvenciás indukciós olvasztógépekben történő öntéskor, hanem akár 30%-os súrolóanyag újrafelhasználását is új olvadékokban. Ennek az ötvözetnek többféle típusa létezik: NL, NS, NH.

HX-Dent NS porszívó (puha) - összetételében nikkelt - 62%, krómot - 25% és molibdént - 10%. Nagy méretstabilitással és minimális zsugorodással rendelkezik, ami lehetővé teszi a hosszú hidak egy lépésben történő öntését.

HX-Dent NL porszívó (folyékony) - 61% nikkelt, 25% krómot és 9,5% molibdént tartalmaz. Ez az ötvözet jó öntési tulajdonságokkal rendelkezik, lehetővé téve vékony, áttört falú öntvények előállítását.

4.Horpadások

TULAJDONSÁGOK: A Dentan típusú ötvözetek az öntött rozsdamentes acélok helyettesítésére szolgálnak. Szignifikánsan nagyobb a rugalmasságuk és a korrózióállóságuk, köszönhetően annak, hogy közel 3-szor több nikkelt és 5%-kal több krómot tartalmaznak. Az ötvözetek jó öntési tulajdonságokkal rendelkeznek - alacsony zsugorodás és jó folyékonyság. Megmunkálásban nagyon képlékeny.

ALKALMAZÁS: öntött egykoronák, műanyag furnérral öntött koronák gyártásához. Ennek az ötvözetnek többféle típusa létezik: DL, D, DS, DM.

Dentan D 52% vasat, 21% nikkelt, 23% krómot tartalmaz. Nagy rugalmassága és korrózióállósága, alacsony zsugorodása és jó folyékonysága van.

Dentan DM 44% vasat, 27% nikkelt, 23% krómot és 2% molibdént tartalmaz. Ezenkívül az ötvözet összetételéhez molibdént is hozzáadtak, amely növelte szilárdságát a korábbi ötvözetekhez képest, ha összehasonlítjuk az azonos szintű megmunkálhatóságot, folyékonyságot és egyéb technológiai tulajdonságokat.

Egyes nikkel-króm ötvözeteknél az oxidfilm jelenléte negatív lehet, mivel magas égetési hőmérsékleten a nikkel és a króm-oxidok feloldódnak a porcelánban, és elszíneződnek. A króm-oxid mennyiségének növekedése a porcelánban a hőtágulási együttható csökkenéséhez vezet, ami miatt a kerámia letörhet a fémről.

Titánötvözetek

TULAJDONSÁGOK: A titánötvözetek magas technológiai és fizikai-mechanikai tulajdonságokkal, valamint biológiai tehetetlenséggel rendelkeznek. A titánötvözet olvadáspontja 1640 C. A titánból készült termékek abszolút tehetetlenek a szájüreg szöveteivel szemben, a toxikus, hőszigetelő és allergiás hatások teljes hiánya, kis vastagság és súly, kellő merevség az alapnak a titán nagy fajlagos szilárdsága miatt, nagy a reprodukciós pontosság a műágy domborművének legapróbb részleteiről.

VT-100 lap- bélyegzett koronák (vastagsága 0,14-0,28 mm), kivehető fogpótlások bélyegzett alapjai (0,35-0,4 mm) gyártására használják.

VT-5L - öntött -öntött koronák, hidak, kapcsos sínprotézisek keretei, öntött fém alapok gyártásához használják.

Bevezetés

A fogászat ma nem áll meg. Szinte minden hónapban hallunk új módszerekről, berendezésekről, anyagokról stb. Természetesen nem minden újítás jön vissza a szakemberek körében. De van egy anyag, amely komolyan és hosszú ideig elfoglalta a rést a fogászatban, amely tulajdonságainak köszönhetően ragyogóan bevált. És ennek az anyagnak a neve titán.

A titán felhasználási köre folyamatosan bővül. Ma már kivehető és nem kivehető protézisben, implantológiában, fogszabályozásban stb.

Jelenleg a fogak titánból történő gyártását már elsajátították, és a vizsgálatok kimutatták, hogy a titán nem rosszabb a nemesfémeknél a szájüreg korrózióállósága tekintetében. És ez nem a határ. Nem túlzás azt állítani, hogy a fogászatban nincs irány, ahol van helye a titánnak.

Ami az alkalmazásokat illeti, a titánötvözetek bevezetése nem korlátozódott a fogászatra. A titánt kivétel nélkül széles körben használják az orvostudomány minden területén, az iparról nem is beszélve. Ha a titánról beszélünk, akkor azonnal eszünkbe jut számos előny, amelyek együttesen egyedülállóak. A biológiai közömbösség, a mágnesezési tulajdonságok hiánya, az alacsony fajsúly, a nagy szilárdság, a korrózióállóság számos agresszív környezetben és a rendelkezésre állás miatt a titán szinte univerzális és nélkülözhetetlen anyaggá vált. És ez csak egy kis része azoknak az előnyöknek, amelyeket a titánötvözetek nyújthatnak.

Ebben az érettségi projektben ennek a forradalmi anyagnak minden oldala feltárul. A fogtechnikus szakma prizmájában alaposan átgondolják a titán és ötvözeteinek tulajdonságait, előállításuk módszereit, a titánötvözetek feldolgozásának árnyalatait, a vele való munka során előforduló hibákat és még sok mást. Figyelmet fordítanak a tudomány és a technológia legújabb vívmányaira. Részletesen elemezzük a régóta létező titánötvözeteket, amelyeket világszerte széles körben használnak, valamint az ezen a területen elért legújabb fejlesztéseket. És természetesen nem hagyhatók figyelmen kívül az olyan feldolgozási módszerek, mint az őrlés, titánötvözetek köszörülése stb.

A kutatás relevanciája

A protézis anyagának kiválasztása a protézis tervezésének egyik fontos lépése, mivel a protézis jövőbeni tulajdonságai az anyagtól függenek. Jelenleg a fogászati ​​anyagok két kulcsfontosságú és fontos tulajdonságát igyekszik egyszerre ötvözni - a bioinertséget és az esztétikát. Az egyik legkiválóbb minőségű anyag a titán. A titán és a kerámiatömegekkel kombinált használata lehetővé teszi a második probléma megoldását. Így mindkét probléma megoldódik - a bioinertség és az esztétika. De a modern irodalomban, és még az oktatási intézményekben való tanulás során is, a titánnal végzett munka árnyalatai rosszul vannak lefedve. Ezért a titán szakirodalmának részletes áttanulmányozása után szükséges annak összegzése, rendszerezése és összefoglalása ebben a szakdolgozatban, hogy a jövőben megkönnyítsük a téma fogtechnikusok számára történő tanulmányozását.

Tanulmányi tárgy

Titán fogpótlások gyártásához

A vizsgálat tárgya

Titán feldolgozási technológia

A tanulmány célja

A titán protézisek gyártási technológiájának tanulmányozása a fogászatban

Kutatási célok

1. A téma szakirodalmának tanulmányozása;
2. A fogászatban használt titán tulajdonságainak tanulmányozása;
3. Feldolgozási technológiák tanulmányozása;
4. A titánfeldolgozási technológiák összehasonlítása.

Hipotézis

Ennek az anyagnak a tanulmányozása lehetővé teszi számunkra, hogy meghatározzuk a különböző titánfeldolgozási technológiák pozitív és negatív aspektusait, és azonosítsuk a legjobbakat, amelyek a jövőben javíthatják a protézisek minőségét.

Kutatási módszerek

Hazai és külföldi szakirodalom tanulmányozása, összehasonlító elemzés, rendszerezés.

1. fejezet A titán jellemzői és a vele való munka során felmerülő nehézségek

1.1. A titán előnyei

A periódusos rendszerben D.I. Mengyelejev titánja a 22-es (Ti). Külsőleg a titán hasonló az acélhoz (1. ábra).

1. ábra. Titán implantátumok és műcsonkok.

A titánötvözetek magas technológiai és fizikai-mechanikai tulajdonságokkal, valamint bioinertséggel rendelkeznek.

A szerkezeti és nagy szilárdságú titánötvözetek szilárd megoldások, amelyek lehetővé teszik a szilárdság és a hajlékonyság jellemzőinek optimális arányát.

A porózus titánt, valamint az alakmemóriával rendelkező titán-nikkelidet implantátumok anyagaként használták.

A külföldi szakirodalomban van egy olyan álláspont, amely szerint a titán és ötvözetei az arany alternatívája. Levegővel érintkezve passziváció következik be, azaz. a titán felületén vékony inert oxidréteg képződik. További előnyei közé tartozik az alacsony hővezető képesség, valamint a kompozit cementekkel és porcelánnal való kombinálhatósága. Hátránya az öntvény előállításának nehézsége (a tiszta titán 1668 °C-on megolvad, és reagál a hagyományos formázómasszákkal és oxigénnel). Ezért speciális eszközökben kell önteni és forrasztani oxigénmentes környezetben. A hagyományos módszerrel önthető titán-nikkel ötvözeteket fejlesztenek (egy ilyen ötvözet nagyon kevés nikkeliont bocsát ki, és jól kötődik a porcelánnal). A rögzített protézisek (elsősorban koronák és hidak) készítésének új módszerei CAD / CAM technológiával azonnal kiküszöbölnek minden öntési problémát.

A fog koronarészének protetikája vezető szerepet tölt be az ortopédiai fogászat klinikájában, és a rágókészülék kialakulásának és fejlődésének minden időszakában használatos, a csecsemőkortól az idős korig. Az ortopédiában különleges helyet foglalnak el a titán koronák, amelyeket a következő jellemzők különböztetnek meg:

• biológiai tehetetlenség;
• A korona egyszerű eltávolítása;
• Alacsony hővezető képesség más fémekhez és ötvözetekhez képest;
• Kis fajsúly, aminek köszönhetően a protézisek könnyűek;
• magas rugalmassággal rendelkezik;
• Kisebb kopásállóság, mint a rozsdamentes acél tejfogakhoz.

Említve a titán koronák használatának fontosságát, érdemes elidőzni a fog kemény szöveteinek olyan fogászati ​​betegségeivel, mint a zománc aplasia és hypoplasia. Ezek a hibák a fog kemény szöveteinek fejlődési rendellenességei, és a magzat vagy a gyermek testében az ásványi anyagok és fehérjék anyagcseréjének megsértése következtében jelentkeznek. A zománc fejletlensége visszafordíthatatlan folyamat, és az élet teljes időtartama alatt megmarad. Ezért ezeknek a betegségeknek a jelenléte abszolút jelzés a vékony falú titán koronák használatához.

Ami a kivehető protéziseket illeti, a 0,3-0,7 mm vastag vékonyrétegű titántalpú protézisek a következő fő előnyökkel rendelkeznek a más anyagból készült talpú protézisekkel szemben:

• abszolút tehetetlenség a szájüreg szöveteivel szemben, ami teljesen kiküszöböli a nikkelre és a krómmal szembeni allergiás reakció lehetőségét, amelyek más ötvözetekből származó fémbázisok részét képezik;
• a műanyag alapokra jellemző toxikus, hőszigetelő és allergiás hatások teljes hiánya;
• kis vastagság és súly, az alap kellő merevsége a titán nagy fajlagos szilárdsága miatt;
• a protéziságy domborművének legapróbb részleteinek reprodukálásának nagy pontossága, amely nem érhető el műanyag és más fémekből öntött alapoknál;
• jelentős megkönnyebbülés, ha a beteg hozzászokik a protézishez;
• a jó dikció és az étel ízének érzékelése.

1.2. A titán jellemzői és a vele való munka bonyolultsága

A titán (Titanium) Ti a D. I. Mengyelejev periódusos rendszerének 4. periódusának IV. csoportjának eleme, 22. sorszámú, 47,90 atomtömege. Tiszta formájában csak 1925-ben szerezték be. A fő nyersanyagok a rutil TiO2, ilmenit FeTiO3 stb. A titán tűzálló fém.

A titánt titán-dioxid fémkalciummal, kalcium-hidriddel, titán-tetraklorid olvasztott nátriummal, fémes magnéziummal történő redukciójával nyerik. A titán ígéretes anyag a légi közlekedés, a vegyipar és a hajóépítő ipar, valamint az orvostudomány számára. A legtöbb esetben a titánt alumíniummal, molibdénnel, vanádiummal, mangánnal és más fémekkel alkotott ötvözetek formájában használják.

Asztal 1.

Különféle ötvözetek összehasonlító tulajdonságai.

Tulajdonságok				Ezüst-palládium ötvözet	Rozsdamentes acél
Sűrűség (g/cm³)
Keménység (HB) MPa
Szilárdság MPa (N / mm 2), Rm
Rugalmassági modulus, GPa
Olvadáspont (°C)
Hővezetőképesség W/(m K)
KTR (α 10 -6 °C -1)

Ismeretes, hogy egyes kémiai elemek két vagy több egyszerű anyag formájában létezhetnek, amelyek szerkezetükben és tulajdonságaikban különböznek egymástól. Általában egy anyag állandó hőmérsékleten megy át az egyik allotróp módosulásból a másikba. A titánnak két ilyen módosítása van. A titán α-módosítása 882,5 °C-ig terjedő hőmérsékleten létezik. A magas hőmérsékletű β-módosítás 882,5 °C-tól az olvadáspontig stabil lehet.

Az ötvözőelemek különböző tulajdonságokat adnak a titánötvözetnek. Ehhez alumíniumot, molibdént, mangánt, krómot, rezet, vasat, ónt, cirkóniumot, szilíciumot, nikkelt és másokat használnak.

Az ötvöző adalékanyagok eltérően viselkednek a titán különböző allotróp módosulataiban. Megváltoztatják azt a hőmérsékletet is, amelyen az α/β átmenet megtörténik. Így az alumínium, az oxigén és a nitrogén koncentrációjának növekedése a titánötvözetben növeli ezt a hőmérsékleti értéket. Az α-módosítás létezési tartománya bővül. Ezeket az elemeket pedig α-stabilizátoroknak nevezik.

Az ón és a cirkónium nem változtatja meg az α/β átalakulások hőmérsékletét. Ezért semleges titán keményítőnek számítanak.

A titánötvözetek minden egyéb ötvöző adalékát β-stabilizátornak tekintik. Oldhatóságuk a titán módosulatokban a hőmérséklettől függ. Ez pedig lehetővé teszi a titánötvözetek szilárdságának növelését ezekkel az adalékokkal a keményedés és öregedés révén. Különböző típusú ötvöző adalékok felhasználásával sokféle tulajdonságú titánötvözetet állítanak elő.

Öntött titán VT-5L öntött koronák, hidak, ívvázak (kapcsok), sínprotézisek, öntött fém alapok készítésére szolgál. A titánötvözet olvadáspontja 1640 °C.

A VT5 (VT5L) ötvözet csak alumíniummal ötvözött. Az alumínium a titánötvözetek egyik leggyakoribb ötvözőeleme. Ez annak köszönhető, hogy az alumínium a következő előnyökkel rendelkezik a többi ötvözőelemhez képest:

1. az alumínium széles körben elterjedt a természetben, elérhető és viszonylag olcsó;
2. az alumínium sűrűsége sokkal kisebb, mint a titán sűrűsége, ezért az alumínium bevezetése növeli a fajlagos szilárdságukat;
3. az alumíniumtartalom növekedésével a titánötvözetek hőállósága és kúszásállósága nő;
4. az alumínium növeli a rugalmassági modulusokat;
5. az ötvözetek alumíniumtartalmának növekedésével csökken a hidrogén ridegedési hajlama. A VT5 ötvözet nagyobb szilárdságban és hőállóságban különbözik a kereskedelemben kapható titántól. Ugyanakkor az alumínium jelentősen csökkenti a titán technológiai plaszticitását. A VT5 ötvözet forró állapotban deformálódik: kovácsolt, hengerelt, sajtolt. Ennek ellenére előnyös nem deformált állapotban, hanem formázott öntvény formájában használni (ebben az esetben VT5L márkanévvel van ellátva).

A Titanium BT-6 beültetésre szolgál. A VT6 (Ti-6A1-4V) (α + β) osztályú ötvözetek a legelterjedtebb titánötvözetek közé tartoznak más területeken is.

Az ötvözet ilyen széles elterjedése a sikeres ötvözésnek köszönhető. A Ti-Al-V rendszer ötvözeteiben lévő alumínium növeli a szilárdságot és a hőálló tulajdonságokat, a vanádium pedig azon kevés titán ötvözőelemei közé tartozik, amelyek nemcsak a szilárdsági tulajdonságokat, hanem a hajlékonyságot is növelik.

A nagy fajlagos szilárdság mellett az ilyen típusú ötvözetek kevésbé érzékenyek a hidrogénre, mint az OT4 és OT4-1 ötvözetek, alacsony a sókorrózióra való érzékenységük és jó megmunkálhatóságuk.

A VT6 típusú ötvözeteket lágyított és termikusan edzett állapotban használják. A kettős izzítás javítja a törési szilárdságot és a korrózióállóságot is.

A VT1-00 minőségű titán lap bélyegzett koronákhoz (vastagság 0,14-0,28 mm), kivehető fogpótlások bélyegzett alapjaihoz (0,35-0,4 mm), titán-kerámia protézisek vázához, különböző kivitelű implantátumokhoz használható.

A kohászati ​​ipar két VT1-00 és VT1-0 osztályú műszaki titán félkész termékeket szállít, amelyek szennyezőanyag-tartalma (oxigén, nitrogén, szén, vas, szilícium stb.) különbözik egymástól. Ezek alacsony szilárdságú anyagok, a kevesebb szennyeződést tartalmazó titán VT1-00 pedig kevésbé tartós és rugalmasabb. A VT1-00 és VT1-0 titánötvözetek fő előnye a nagy technológiai plaszticitás, amely lehetővé teszi belőlük az egyenletes fólia előállítását.

A titán szilárdsági tulajdonságai munkaedzéssel (munkaedzéssel) növelhetők, de ebben az esetben a képlékeny tulajdonságok nagymértékben csökkennek. A hajlékonysági jellemzők csökkenése kifejezettebb, mint a szilárdsági jellemzők növekedése, ezért a munkaedzés nem a legjobb módszer a titán összetett tulajdonságainak javítására. A titán hátrányai közé tartozik a nagy hajlam a hidrogén ridegségére, ezért a hidrogéntartalom nem haladhatja meg a 0,008%-ot a VT1-00 titánban és a 0,01%-ot a VT1-0-ban.

1.3. A titán feldolgozás jellemzői (csiszolás és polírozás)

A titán feldolgozása során figyelembe kell venni a fizikai tulajdonságokat, az oxidációs fázisokat és a kristályrács változásait. A megfelelő megmunkálás csak speciális titán marókkal, speciális keresztmetszéssel végezhető el sikeresen (2. ábra). A munkafelület csökkentett szöge, amely lehetővé teszi a kellően puha fém optimális eltávolítását, ugyanakkor a szerszám jó hűtését. A titán megmunkálását a szerszámra nehezedő erős nyomás nélkül kell elvégezni.

2. ábra.

A titánvágókat a többi szerszámtól elkülönítve kell tárolni. Rendszeresen tisztítani kell őket gőzsugárral és üvegszálas kefével, hogy eltávolítsák a kellően szilárdan lerakódott titánforgács maradványait.

Nem megfelelő szerszám vagy erős nyomás használata esetén a fém helyi túlmelegedése lehetséges, amelyet erős oxidképződés és a kristályrács megváltozása kísér. Vizuálisan a feldolgozott tárgyon színváltozás következik be, és a felület kissé érdesedik. Ezeken a helyeken nem lesz meg a szükséges tapadás a kerámiához (repedések, forgácsok kialakulása), ha ezek nem furnérozott területek, akkor a további feldolgozás és polírozás sem felel meg a követelményeknek.

A különféle karborundum korongok és kövek, vagy gyémántfejek használata a titán megmunkálása során nagymértékben szennyezi a titán felületét, ami később a kerámiák repedéséhez és letöréséhez is vezet. Ezért a fenti eszközök használata csak például kapcsos protéziskeretek megmunkálására alkalmas, a gyémántfejek használatát teljes mértékben ki kell zárni. A kitett titán felületek csiszolása és további polírozása csak titánhoz igazított csiszológumi hegyekkel és polírozó pasztákkal lehetséges. Sok forgószerszám-gyártó ma már széles marószerszámot és gumicsiszolófejet gyárt titánhoz.

A titán megfelelő megmunkálási paraméterei:

• Alacsony kézidarab sebesség - max. 15 000 ford./perc;
• Alacsony nyomás a szerszámon;
• Időszakos feldolgozás;
• Keretfeldolgozás csak egy irányban;
• Kerülje az éles sarkokat és a fém átfedéseket;
• Csiszoláskor és polírozáskor csak megfelelő csiszológumi hegyeket és polírozó pasztákat használjon;
• Vágók időszakos tisztítása gőzsugárral és üvegszálas kefével.

A homokfúvásnak a kerámia bevonat kötőrétegének felhordása előtt, valamint a kompozit anyagokkal történő burkoláshoz a következő követelményeknek kell megfelelnie:

• Tiszta, csak eldobható alumínium-oxid;
• A homok maximális szemcsemérete 150 µm, optimális esetben 110-125 µm;
• A ceruza maximális nyomása 2 bar;
• A homok áramlásának iránya merőleges a felületre.

Feldolgozás után a kezelt tárgyat 5-10 percig passziválni kell, majd a felületet gőzzel meg kell tisztítani.

Az oxidégetés vagy hasonló eljárások titánnal végzett munka során teljesen kizártak. Savak vagy maratás használata szintén teljesen kizárt.

1.4 Következtetések az első fejezethez

A fent bemutatott anyag alapján megállapíthatjuk, hogy a titánötvözetek jelentős számú nagyon fontos tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek nélkülözhetetlenek a fogprotézisben. A legfontosabbak a bioinertség, a korrózióállóság, a szilárdság és a keménység alacsony fajsúly ​​mellett. A titán beszerzése azonban költséges eljárásnak számít, de mivel a protézisek gyártásához felhasznált mennyiség kicsi, ez nem befolyásolja jelentősen a költségeket. De mivel a titán protézisek gyártásának technológiája drágább, a titán protézisek drágábbak, mint a CCS vagy a rozsdamentes acél.

Szintén egészen a közelmúltig a titán feldolgozása okozott problémákat, de a speciális szerszámok megjelenése és elterjedése lehetővé tette a titánötvözetek fogászatban való alkalmazását. A titán pozitív tulajdonságait már korábban is ismerték, de a fogorvosi gyakorlatba való bevezetésének éppen a hosszú és költséges feldolgozás volt az akadálya.

Az egyéb fémek feldolgozásánál hiányzó speciális követelmények és a szerszámok jellemzői ellenére a titán pozitív tulajdonságainak teljes listája továbbra is a munkafolyamatok javításához vezetett. A titán kémiai tulajdonságai egyrészt új lehetőségeket nyitnak meg a fogtechnikusok előtt, másrészt megkövetelik a feldolgozási technológia körültekintőbb betartását és minden tulajdonság figyelembevételét.

2. fejezet

2.1.Titán sajtolás

A bélyegzés (bélyegzés) egy anyag képlékeny alakváltozásának folyamata a test alakjának és méreteinek megváltozásával. A fémeket a fogászatban bélyegzik.

Érdemes megjegyezni, hogy a bélyegzett titán koronák ma meglehetősen ritkák. A koronák titánból történő bélyegzéssel történő előállításának technológiája nem talált elterjesztést, mivel a titánt nehéz hideg állapotban bélyegezni. Az általános tanulmány részeként azonban figyelembe veszik a titán koronák bélyegzéssel történő előállításának technológiáját.

A titán bélyegzett koronák ugyanazokkal a hátrányokkal rendelkeznek, mint a hagyományos bélyegzett koronák, nevezetesen:

• kopásállóság hiánya;
• A fog lapos rágófelületének jelenléte;
• Nem kellően szorosan illeszkedik a fog nyakához;
• Az esztétika hiánya.

A titán koronák tulajdonságai hasonlóak a drágább aranykoronák ötvözeteiéhez.

A titánötvözetek sajtolási eljárása nem különbözik jelentősen a hagyományos, bélyegzett rozsdamentes acél koronák előállításának folyamatától.

A bélyegzett koronák gyártása során a lenyomatokat általában standard kanál alginát tömeggel veszik.

A titán bélyegzett korona gyártási technológiája:

A korona gyártásának laboratóriumi szakasza a modell megszerzésével kezdődik. Ezután a fogat modellező viasszal modellezzük. Az olvadt viasz gipszfog felületére rétegzésével az anatómiai forma helyreállításához szükséges térfogat növekedés érhető el. A modellezés után gipszszerszámot kell levágni a modellből. Ezután másolatot kell készítenie róla alacsony olvadáspontú fémből. Ehhez gipszformát kell készíteni. A gipszblokk két lépcsőben készül. A gipszszerszámot eltávolítják, a tömb kettéhasított részeit összeillesztik és az olvadó fémet megolvasztják. Olvadáskor fontos, hogy ne hevítsük túl a fémet, túlmelegedéskor az ötvözet egyes komponensei elpárolognak, és törékenyebbnek bizonyul. Aztán kitöltik az űrlapot. A formát jól meg kell szárítani, mivel a nedvesség elpárologva porózussá teszi a fémet.

Összesen két fémbélyegzőt kell készíteni. Az első a legpontosabb a végső bélyegzéshez. A második az előbélyegzésre szolgál. A fém szerszám gyártása után ki kell választani egy titán hüvelyt.

A hüvelynek el kell érnie a fog egyenlítőjét, és némi erőfeszítéssel bele kell mennie. A speciális fogüllő ütésein lévő izzított hüvely kalapácsütésekkel hozzávetőleges formát ad a leendő koronának. Utána pedig ismét a lágyítás következik. A kalapácsütések során a fém szerkezetében változások következnek be, rugalmasabbá, a további feldolgozáshoz rugalmatlanabbá válik, azaz keményedés jön létre, izzítással helyreáll a fém kristályrácsa és a fém képlékenyebbé válik. Ezt követően veszik a másodikként kiöntött matricát, egy hüvelyt tesznek rá, és néhány erős és pontos kalapácsütéssel beleütik az ólom „párnába”. Ólompárna - különböző méretű puha ólom rúd.

A korona egyenlítőjének szintjéig kell behajtani egy hüvelyes matricába. Az ólom szorosan összenyomja a szerszám fém hüvelyét. Az ólomból kivonnak egy hüvelyes szerszámot, és értékelik az előzetes bélyegzés minőségét. A hüvelyen nem lehetnek ráncok vagy repedések. A végső sajtolás présben történik, kézi vagy gépesített hidraulikus úton. Csak egy jelentése van - a prés alján egy vulkanizálatlan gumival töltött küvetta található. A szerszámot a küvettába helyezik a gumiba, és a présrúd a csavaratlan lendkerék vagy a hidraulika ereje alatt rányomja a gumit, ez utóbbi átadja a nyomást a hüvelynek, amely viszont szorosan a fém szerszámhoz nyomódik. nyomás alatt.

Meg kell jegyezni, hogy a hideg titánt rendkívül nehéz bélyegezni. A forró deformáció során, és különösen 900 °C-os és magasabb hőmérsékleten, amikor lágyulási folyamatok alakulnak ki, a titán és a titánötvözetek meglehetősen nagy rugalmassággal rendelkeznek. Titánötvözetekből kovácsolással és melegsajtolással geometriailag összetett termékeket gyártanak, amelyek fogakat is tartalmaznak.

A titán és a titánötvözetek hajlékonysága meredeken csökken, ha a felületen alfa réteg van jelen. A finomított réteg oxigén szilárd oldata titánban. Az alfa-rétegű fém kovácsolás és melegsajtolás során rendkívül érzékeny a feszültség-alakulási állapot változására a feszültségek és a húzó alakváltozások növekedésével. Mivel a húzófeszültségek és alakváltozások szinte minden kovácsolási és sajtolási eljárásban hatnak, a titán és titánötvözetek melegítésénél kerülni kell az alfa-réteg képződését a melegítés során. Ezt semleges vagy nem oxidáló atmoszférájú fűtőkemencékben történő kovácsolás és sajtolás hevítésével érik el. A titán és titánötvözetek hevítésére legalkalmasabb közeg az argon.

2.2. Injekciós módszer

A titán nagy reakcióképessége, magas olvadáspontja speciális öntőgépet és befektetési anyagot igényel. Jelenleg több olyan rendszer ismert a piacon, amely lehetővé teszi a titán öntését.

Példaként említhetjük az Autocast öntőműveket, amelyek azon az elven alapulnak, hogy a titánt argon védőatmoszférában egy réztégelyen, volta ív segítségével olvasztják, ugyanúgy, ahogyan a titánszivacsot az iparban ötvözik, hogy tiszta anyagot kapjanak. titán. A fémet a küvettába öntik az öntőkamrában lévő vákuummal és az olvasztókamrában megnövelt argonnyomással - a tégely felborulásakor.

A telepítés megjelenése és működési elve a 3. ábrán látható.

3. ábra.

A folyamat elején mind az olvasztó (felső), mind az öntő (alsó) kamrát argonnal átöblítik, majd mindkét kamrából levegő és argon keverékét evakuálják, majd az olvasztókamrát argonnal töltik fel, és vákuumot alakítanak ki. az öntödében alakult. A volt ív bekapcsol, és megkezdődik a titán olvasztási folyamata. Egy bizonyos idő elteltével az olvasztótégely meredeken felborul, és a fém beszívódik a vákuumformába, saját súlya, valamint az ezen a ponton növekvő argonnyomás is hozzájárul a forma kitöltéséhez. Ez az elv lehetővé teszi jó, sűrű öntvények előállítását tiszta titánból.

Az öntvényrendszer következő eleme a befektetési anyag. Mivel a titán reaktivitása olvadt állapotban nagyon magas, speciális befektetési anyagokat igényel, amelyek alumínium- és magnézium-oxid alapúak, amelyek viszont lehetővé teszik a titán reakciórétegének minimálisra csökkentését.

A kapurendszer helyes kialakítása, valamint az árokban való megfelelő elhelyezése óriási szerepet játszik, és szigorúan az öntödei berendezések gyártója által javasolt szabályok szerint történik. Koronák és hidak esetében csak speciális öntőkúp megengedett, amely lehetővé teszi a fém optimális irányítását az öntött tárgy felé. A bemeneti csúszócsatorna magassága a kúptól a betápláló gerendáig 10 mm, átmérője 4-5 mm. Az etetőgerenda átmérője 4 mm.

Az öntött tárgyhoz vezető víz alatti csőcsatornák átmérője 3 mm, magassága pedig legfeljebb 3 mm. Nagyon fontos: a víz alatti csatornák ne legyenek a bemeneti kapu csatornájával szemben (4. ábra), különben nagyon nagy a gázpórusok kialakulásának lehetősége.

4. ábra.

Minden illesztésnek nagyon simának kell lennie, éles sarkok stb. nélkül. a fémöntés során fellépő turbulencia minimalizálása, ami gázpórusok kialakulásához vezet. A kapcsos protézisek és különösen a komplett kivehető fogsorok öntött alapjainak idomrendszere is eltér azoktól a idomrendszerektől, amelyeket króm-kobalt ötvözetből készült kapcsos műfogsorok öntésére használunk.

Fogászati ​​alkalmazásoknál nagy jelentősége van a titánnak 882,5 °C hőmérsékleten az egyik kristályos állapotból a másikba való átmenetének. A titán ezen a hőmérsékleten átmegy a hatszögletű kristályrácsos α-titánból a köbös kristályrácsos β-titánba. Ami nem csak a fizikai paraméterek változásával jár, hanem a térfogatának 17%-os növekedésével is.

Emiatt speciális kerámiák használata is szükséges, amelyek égetési hőmérsékletének 880 °C alatt kell lennie.

A titán nagyon erős hajlamos szobahőmérsékleten a légköri oxigén hatására azonnal vékony védő oxidréteget képezni, amely a jövőben megvédi a korróziótól, és jó titántűrést okoz a szervezetben. Ez az úgynevezett passzív réteg.

A passzív réteg képes önmagát regenerálni. Ezt a réteget a titánnal végzett munka különböző szakaszaiban garantálni kell. Homokfúvás után, a váz gőztisztítása előtt legalább 5 percig hagyni kell a vázat, hogy passziválódjon. A frissen polírozott protézist legalább 10-15 percig passziválni kell, különben nincs garancia az elkészült mű jó fényére.

2.3 Szuper műanyag fröccsöntés

15 éve népszerűsítik a titán protézisek öntését Japánban, az USA-ban és Németországban, nemrég pedig Oroszországban. Különféle berendezéseket fejlesztettek ki centrifugális vagy vákuumöntéshez, öntvények röntgen minőségellenőrzéséhez, speciális tűzálló anyagokhoz.

A fent felsorolt ​​módszerek technológiailag nagyon bonyolultak és költségesek. A kiút ebből a helyzetből a szuperműanyag öntés lehet. A szuperplaszticitás lényege abban rejlik, hogy egy ultrafinom szemcséjű fém bizonyos hőmérsékleten úgy viselkedik, mint egy felhevített gyanta, azaz nagyon kis terhelés hatására száz és ezer százalékkal megnyúlhat, ami lehetővé teszi. titánötvözet lemezből összetett alakú vékonyfalú alkatrészek gyártására. Ez a jelenség, és a folyamat abban áll, hogy egy szuperműanyag lap nyersdarabot egy mátrixhoz nyomnak, és kis gáznyomás (maximum 7-8 atm.) hatására szuperplasztikusan deformálódik, nagyon precíz formát öltve a mátrixból. üreg egy műveletben.

Tekintsük a gömb alakú műanyag fröccsöntés módszerének alkalmazását egy kivehető lemezes protézis gyártási példáján. A szuperplasztikus fröccsöntéssel készült fogpótlásnak jelentős előnyei vannak. A főbbek a könnyűség (kis súly) a kobalt-króm vagy nikkel-króm ötvözetekből készült protézisekhez képest, valamint a nagy korrózióállóság és szilárdság. A protézis kellően egyszerű gyártása nélkülözhetetlenné teszi az ortopédiai fogászat tömeggyártásához.

A titán alapú komplett kivehető műfogsor készítésének kezdeti klinikai szakaszai nem térnek el a műanyag műfogsorok gyártásában megszokottaktól. Ez a betegek klinikai vizsgálata, anatómiai gipsz készítése, egyedi kanál készítése, funkcionális gipsz készítése, működő nagyszilárdságú modell készítése szupergipszből.

Tűzálló masszává duplikálják a szupergipszből készült modellt, amelynek alveoláris gerince előszigetelt kapocsviasszal. A tűzálló modelleket hőálló ötvözet fémtokba helyezik, amely speciális kivágásokkal rendelkezik, amelyek mérete és alakja lehetővé teszi bármely páciens felső állkapcsának modelljének elhelyezését.

A kerámia modellek tetejére egy 1 mm vastag titánötvözet lap kerül. A lapdarabot a forma két fele közé kell szorítani. A félformák hermetikus kamrát alkotnak, amelyet egy lappal két részre osztanak, amelyek mindegyikének van egy kommunikációs csatornája a gázrendszerrel, és egymástól függetlenül kiüríthető vagy inert gázzal megtölthető meghatározott nyomáson (5. ábra). .

5. ábra.

A lezárt formafeleket felmelegítik, és nyomáskülönbséget hoznak létre. A lemez alatt 0,7-7,0 Pa vákuum (vákuum) jön létre. A vákuumozott félforma felé egy titánötvözet lapot hajlítanak, és a benne elhelyezett kerámia modellbe "fújják" a domborzatához illeszkedve. Ebben az időszakban a nyomást egy bizonyos program szerint tartják fenn. A program végén a formafeleket lehűtik.

Ezt követően mindkét fél öntőformában a nyomás kiegyenlítődik a normál értékre, és a munkadarabot eltávolítjuk a formából. A kontúr mentén például lézersugárral levágják a kívánt profilú alapokat, a szélét csiszolókorongon megfordítják, a vízkövet eltávolítják, az alap nyereg alakú részébe csiszolókoronggal rögzítőcsíkokat vágnak, hogy az alveoláris folyamat közepét és a kidolgozott módszer szerint elektropolírozzuk.

A műanyag határolót a titán alap különböző szintjein a palatális és szájfelületről az alveoláris gerinc teteje alatt 3-4 mm-rel kémiai marással alakítják ki. Vegyi őrlést is végeznek az "A" vonal mentén, hogy az alapgyanta rögzítésekor retenciós területet hozzon létre. A műanyag jelenléte az "A" vonal mentén szükséges a szelepzóna további korrekciójának lehetőségéhez.

A klinikán az orvos hagyományos módszerekkel határozza meg az állkapcsok központi arányát. A fogak rögzítése és a szájüregbe való illesztés nem különbözik az egyszerű kivehető fogsorok gyártásának hasonló műveleteitől. Továbbá a laboratóriumban a viaszt műanyagra cserélik és polírozzák. Ezzel befejeződik a titán alapú kivehető fogsor gyártása (6. ábra).

6. ábra.

Az oroszországi szuperműanyag fröccsöntéshez gyakran használják a hazai technológiát, a háztartási telepítést (eredeti, orosz szabadalmaztatott telepítés és technika), valamint a hazai VT 14 ötvözetből készült hazai lemezdarabokat.

Biztosan kijelenthető, hogy a titánötvözetek szuperplasztikus alakítása kiváló további fejlődési kilátásokkal rendelkezik, hiszen. ötvözi a nagy tartósságot, a bioinertséget és az esztétikát.

2.4. Számítógépes marás (CAD/CAM)

A CAD/CAM egy mozaikszó, amely a számítógéppel támogatott tervezést/rajzolást és a számítógéppel segített gyártást jelenti, ami szó szerint "számítógéppel segített tervezési és gyártási segítségnyújtás"-nak felel meg. Értelemszerűen ez a gyártásautomatizálás és a számítógéppel támogatott tervezési és fejlesztési rendszerek.

A technika fejlődésével az ortopédiai fogászat is fejlődött a bronzember korától, amikor a műfogakat aranyhuzallal kötötték a szomszédos fogakhoz, a modern emberig, aki CAD/CAM technológiát alkalmaz. A CAD / CAM megjelenése idején a technológia mentes az öntési technológiákban rejlő összes hátránytól, mint például a zsugorodás, deformáció, beleértve az öntött koronák, hidak vagy vázaik kivonását is. Nem áll fenn a technológiai megsértések veszélye, például a fém túlmelegedése öntés közben vagy a csigák újrafelhasználása, ami az ötvözet összetételének megváltozásához vezet. Nincs a keret zsugorodása a kerámia furnér felhordása után, lehetséges deformáció a viaszsapkák eltávolításakor a gipszmodellről, pórusok és héjak öntés közben, ki nem ömlött területek stb. A CAD/CAM technológia fő hátránya a magas költsége, amely nem teszi lehetővé ennek a technológiának az ortopédiai fogászatban való széles körben történő bevezetését. Bár az igazság kedvéért meg kell jegyezni, hogy szinte minden évben egyre több olcsó telepítés jelenik meg. Az eredeti CAD/CAM technológia egy számítógép volt a szükséges szoftverrel, amely egy fix protézis háromdimenziós modellezését, majd 0,8 mikron pontosságú számítógépes marását követte tömör fém vagy kerámia tömbből. A 7. ábra egy modern CAD/CAM beállítást mutat be.

7. ábra.

A CAD/CAM segítségével előállíthatja:

• kis és nagy hosszúságú egyetlen koronák és hidak;
• teleszkópos koronák;
• egyedi műcsonkok implantátumokhoz;
• a vázra felvitt préskerámia modellek teljes anatómiai alakjának újraalkotása (túlnyomás);
• teljes profilú ideiglenes koronák és különféle öntési modellek készítése.

Jelenleg, ha a CAD / CAM-et titánötvözetek feldolgozására szolgáló gépnek tekintjük, akkor az egyedi támasztékok gyártása nagyon elterjedt (a viszonylag alacsony költségek miatt). Az ilyen műcsonkok megjelenését a 8. ábra mutatja.

8. ábra.

Az alábbiakban egy példa látható egy fogtechnikus munkafolyamatára, CAD/CAM beállítással. Elég sokoldalú. És ha közvetlenül a titánról beszélünk, akkor ez az algoritmus körülbelül ugyanaz lesz.

A modern CAD / CAM technológiákkal végzett munka leírása:

1. lépés: Cast. Gipsz modell. A szájüreg lenyomatának készítése ugyanúgy történik, mint a hagyományos protetikai módszerekkel. Az így kapott gipszből elkészítik a páciens állkapcsának gipszmodelljét.

2. lépés: Szkennelés. Ennek a lépésnek a fő célja digitális adatok beszerzése, amelyek alapján a szükséges termékek (koronák, protézisek, hidak stb.) elektronikus háromdimenziós modelljei készülnek. A digitalizált adatok STL formátumban kerülnek mentésre. A szkennelés eredménye és a munka alapja egy háromdimenziós számítógépes geometriai modell (STL fájl formájában) annak a szájüregnek a területéről, amelyre a műfogsort tervezik. A Nobel szkenner a 9. ábrán látható.

9. ábra.

3. lépés: Háromdimenziós modellezés (3D). A 2. lépésben kapott STL fájl importálásra kerül a CAD rendszerbe. Arra tervezték, hogy számítógépes modelleket készítsen koronákról, protézisekről, hidakról stb. utólagos átvitelükkel a CAM rendszerbe programozási feldolgozás céljából CNC gépen. A rendszer kifejezetten technikusok számára készült, megfelelő terminológiát és felhasználóbarát, intuitív felületet használ. A program a CAD rendszerek használatában járatlan felhasználóknak szól.

Ennél a lépésnél a fogtechnikusnak ki kell választania az adatbázisból a legmegfelelőbb fogat és szerszámokkal a kívánt formára finomítania. A mellékelt adatbázis minden foghoz tartalmaz egy koronát. A geometriai szerkesztés intuitív szobrászati ​​funkciókat használ. A modellezési folyamat során a számítógépes modell méretezhető, hogy kompenzálja a szinterezés során bekövetkező zsugorodást, és a legpontosabb méretű koronát kapja. Példaként a 10. ábra azt a szoftver interfészt mutatja, amelyen egy testreszabott műcsonkot modelleztek.

10. ábra.

4. lépés: A feldolgozás programozása. A rendszerben lévő termékek geometriájának kidolgozása után a kapott adatok átkerülnek a CAM rendszerbe. Termékek CNC gépeken történő feldolgozásának programozására tervezték. A CAM rendszerben megmunkálási utak generálódnak, amelyeket egy utófeldolgozó segítségével a gép számára érthető „nyelvre” – vezérlőprogramra – fordítanak le. Ez a program olyan tapasztalatlan felhasználóknak szól, akik nem rendelkeznek tapasztalattal a CAM rendszerekkel és a CNC programozással kapcsolatban.

5. lépés: Protézisek feldolgozása CNC gépen. Az így kapott vezérlőprogramokat a CNC gépre küldjük. Az alábbi 11. ábra egy példát mutat be marási eljárásra három ütközőhöz az alkalmazáshoz és két rúdhoz a protézisekhez.

11. ábra.

2.5.3D nyomtatás (CAD/CAM)

A CAD/CAM technológia további fejlődésének köszönhetően a számítógépes marást felváltotta a 3D nyomtatási technológia, amely lehetővé tette a költségek csökkentését, és lehetővé tette bármilyen alakú és bonyolultságú objektumok gyártását, amelyeket korábban egyik gyártó sem tudott előállítani. meglévő technológiákat. Például a 3D nyomtatásnak köszönhetően bármilyen belső felületű tömör üreges tárgy készíthető. Az ortopédiai fogászattal kapcsolatban lehetőség van a protézis üreges testére, amely lehetővé teszi a szerkezet szilárdságának csökkentése nélkül a súly csökkentését.

Emellett a fogászatban a 3D nyomtatók garantálják a gyártási mennyiségek felgyorsítását és a késztermékek pontosságát. A 3D nyomtatók, valamint a számítógépes marógépek (CNC) megszabadítják a fogtechnikusokat egy igen időigényes munkavégzéstől – a protézisek, koronák és egyéb termékek kézi modellezésétől. A 12. ábrán a német RepRap cég X350pro 3D nyomtatója látható.

12. ábra.

A CAD technológia a 3D nyomtatásban nem különbözik a számítógépes marás CAD technológiájától, és az előző fejezetben részletesen ismertetjük.

Az eljárás elve az, hogy egy mikroszkopikus vastagságú fémpor réteget visznek fel egy hordozóra. Ezután következik a szinterezés, vagy inkább mikrohegesztés, lézerrel mikroszkopikus fémszemcsékből álló vákuumban a réteg szükséges szakaszaiban. A hegesztés egy por szilárd anyaggá alakításának folyamata magas hőmérsékleten, de az anyag megolvasztása nélkül. Ezt követően egy újabb réteg fémpor kerül a tetejére, és a fém mikroszemcséit lézerrel nem csak egymás között, hanem az alsó réteggel is mikrohegesztik.

Az egyes fogak egyedi formáját nehéz pontosan átadni kézzel készített gyártás segítségével. A fogászati ​​3D nyomtatók azonban szükségtelenné teszik a bonyolult és elavult gyártási módszereket. A legújabb technológiáknak és a legmodernebb anyagoknak köszönhetően a késztermékek a korábbiaknál többszörösen gyorsabban készülnek el.

A 3D nyomtatás előnyei a fogorvosi területen:

• üreges belső profilú termékek gyártásának lehetősége, amely marással nem végezhető el;
• a szükséges termékek előállításának jelentős felgyorsítása;
• a termelési mennyiség növelése további személyzet nélkül;
• az anyag tisztítás utáni újrafelhasználásának lehetősége, ami szinte nullára csökkenti a gyártási hulladékot.

2.6 Következtetések a második fejezethez.

A fentiek mindegyikéből bizonyos következtetések vonhatók le. A titánt ősidők óta ismerték, de a fogászatban nem találtak alkalmazást, mivel hosszú ideig nem voltak feldolgozási technológiái. Az idő múlásával a helyzet változni kezdett, és ma a titánt többféleképpen feldolgozzák anélkül, hogy a végleges restaurációk esztétikáját veszélyeztetnék.

A titán fogászatban való megjelenése óta és napjainkig számos módszer jelent meg a feldolgozásra. Mindegyiknek megvannak a maga hátrányai és előnyei is. Az ilyen változatosság természetesen vitathatatlan előnye a titánnak, hiszen minden laboratórium, és különösen minden fogtechnikus pontosan kiválaszthatja a titánnal való munkavégzés módját, amely a feladatoktól függően jobban megfelel.

A szakirodalmat elemezve megállapítottuk, hogy a fogászatban létező vagy ismert titánfeldolgozási eljárások közül a legígéretesebb és legjobb módszer a titán 3D nyomtatás, hiszen ennek a módszernek van a legtöbb előnye és gyakorlatilag nincs hátránya.

Következtetés

Az összes fent elemzett anyagból csak egy következtetés vonható le: a titán új ötleteket adott és számos műveletet jelentősen felgyorsított. Szerénynél szerényebb története ellenére a titán a fogászat vezető anyagává vált. A titánötvözetek szinte minden, az ortopéd fogászatban szükséges tulajdonsággal rendelkeznek, nevezetesen: bioenergia, szilárdság, keménység, merevség, tartósság, korrózióállóság, alacsony fajsúly. A titán számos, a fogászatban nélkülözhetetlen tulajdonsága ellenére sokféleképpen feldolgozható anélkül, hogy a késztermékek minősége csökkenne. A mai napig minden szükséges eszközzel és berendezéssel rendelkezünk a titánötvözetek magas színvonalú feldolgozásához.

A titántermékek gyártási módszereinek elemzése után megállapíthatjuk, hogy a legfejlettebb módszer a 3D nyomtatás. Más módszerekkel összehasonlítva számos előnye van, például magának a folyamatnak az egyszerűsége. A titán bélyegzésével ellentétben a 3D nyomtatás csaknem tökéletes pontossággal rendelkezik. A számítógépes marási technológia is nagy pontosságot biztosít, de a 3D nyomtatással ellentétben nem képes reprodukálni a termék üreges belső részeit. Ráadásul a 3D nyomtatás nagyon gazdaságos, hiszen gyakorlatilag nincs gyártási hulladék, a nyomtatáshoz felhasznált maradék anyag pedig tisztítás után újra felhasználható. A befecskendezési módszer és a képlékeny alakváltozási módszer összetett technológiai berendezéseket igényel. A termékek gyártási pontossága pedig továbbra sem hasonlítható össze a 3D nyomtatással.

Összefoglalva megállapíthatjuk, hogy a 3D nyomtatási módszer messze a legígéretesebb, legfejlettebb és legköltséghatékonyabb módszer a titánötvözet termékekkel való munkavégzéshez a fogászatban.

Bibliográfiai lista

1. Magazin "Fogtechnikus". Titán - anyag a modern fogászathoz / Alexander Modestov © Medical Press LLC (No. 3 (38) 2003) 1997-2015
2. Yervandyan, A.G. CAD / CAM technológiák az ortopéd fogászatban [Elektronikus forrás] / Harutyun Geghamovich Yervandyan, 2015.10.04. – Hozzáférési mód: https://www.. – Fej. a képernyőről.
3. Trezubov, V.N. Ortopéd fogászat. Alkalmazott anyagtudomány / V.N. Trezubov, L.M. Mishnev, E.N. Zhulev. - M. : 2008. - 473 p.
4. sgma [Elektronikus forrás] "CAD / CAM-technológiák: jó hír a fogászati ​​laboratóriumoknak" Hozzáférési mód: ingyenes, 2008.04.26. http://sgma.ucoz.ru/publ/3-1-0-21 – Fej. a képernyőről
5. Mironova M.L. "Kivehető fogsor: tankönyv" - M .: "GEOTAR-Media" 2009.
6. Andryushchenko I.A., Ivanov E.A., Krasnoselsky I.A. "Új ötvözetek fogpótlásokhoz" // Az ortopédiai fogászat aktuális kérdései. M., 1968.
7. Kopeikin V.N., Efremova L.A., Ilyashenko V.M. "Új ötvözetek alkalmazása az ortopédiai fogászat klinikájában" // Az ortopédiai fogászat aktuális kérdései, - M., 1968.
8. Bolton, W. Szerkezeti anyagok: fémek, ötvözetek, polimerek, kerámiák, kompozitok. Moszkva: Dodeka-XXI Kiadó, 2004.
9. Nurt R.V. fordítás az eng. szerk. Pakhomova G.N. "A fogászati ​​anyagtudomány alapjai". "KMK-Invest" 2004.
10. Titan [Elektronikus forrás]. Hozzáférési mód: ingyenes. http://chem100.ru/text.php?t=1926 - Fej. a képernyőről.

Titán és tantál – „kompromisszum” fémek az orvostudomány számára
A különféle fémtermékek gyógyászatban való felhasználását ősidők óta gyakorolják. A fémek és ötvözeteik olyan hasznos tulajdonságainak kombinációja, mint a szilárdság, tartósság, hajlékonyság, hajlékonyság, rugalmasság, nem kínál alternatívát, különösen ortopédiai szerkezetek, orvosi műszerek, törések gyors gyógyulását szolgáló eszközök gyártásában. Az utóbbi évtizedekben pedig az „alakmemória” effektus felfedezésének és más újítások bevezetésének köszönhetően a fémeket az ér- és idegsebészetben is széles körben alkalmazzák varróanyag, vénák és artériák kiterjesztésére szolgáló hálóstentek, nagyméretű endoprotézisek gyártására. , a szemészeti és fogászati ​​implantológiában.

Azonban nem minden fém alkalmas az orvostudományban való felhasználásra, és a fő pusztító okok itt a korrózióra való hajlam és az élő szövetekkel való reakció – olyan tényezők, amelyek pusztító következményekkel járnak mind a fémre, mind a testre nézve.

Természetesen az arany és a platina csoportba tartozó fémek (platina, irídium, ozmium, palládium, ródium stb.) versenyen kívül állnak. Mindazonáltal a nemesfémek tömeges felhasználásának lehetősége gyakorlatilag hiányzik túl magas költségük miatt, és a hasznos tulajdonságok kombinációja, amelyek bizonyos speciális klinikai helyzetekben keresettek, messze nem mindig a nemesfémek velejárója.

Ezen a területen a mai napig jelentős helyet foglalnak el a rozsdamentes acélok, amelyeket bizonyos adalékanyagokkal ötvöznek a kívánt tulajdonságok elérése érdekében. De az ilyen fémanyagok, amelyek több százszor olcsóbbak, mint a nemesfémek, nem ellenállnak hatékonyan a korróziónak és más agresszív hatásoknak, ami jelentősen korlátozza számos orvosi felhasználásuk lehetőségét. Ezenkívül a testbe ültetett rozsdamentes acéltermékek beültetésének akadálya az élő szövetekkel való ütközésük, ami a kilökődés és egyéb szövődmények magas kockázatát okozza.

Egyfajta kompromisszum e két pólus között az olyan fémek, mint a titán és a tantál: erősek, képlékenyek, szinte nem korróziónak kitéve, magas olvadáspontúak, és ami a legfontosabb - biológiailag teljesen semlegesek, ezért a test úgy érzékeli őket, mint saját szövetüket, és gyakorlatilag nem okoznak kilökődést. Ami a költségeket illeti, a titán esetében nem magas, bár jelentősen meghaladja a rozsdamentes acélét. A tantál, mivel meglehetősen ritka fém, több mint tízszer drágább, mint a titán, de még mindig sokkal olcsóbb, mint a nemesfémek. A legtöbb fő működési tulajdonság hasonlósága miatt néhányban még mindig rosszabb, mint a titán, bár néhányban meghaladja azt, ami valójában meghatározza az alkalmazás relevanciáját.

Ez az oka annak, hogy a titánt és a tantált, amelyeket gyakran "orvosi fémeknek" neveznek, valamint számos ötvözetét széles körben használják számos orvosi iparágban. Számos jellemzőjükben különböznek, és így egymást kölcsönösen kiegészítik, és valóban hatalmas távlatokat nyitnak a modern orvoslás előtt.

Az alábbiakban részletesebben fogunk beszélni a titán és a tantál egyedi tulajdonságairól, az orvostudományban való felhasználásuk fő területeiről, ezen fémek különféle gyártási formáinak felhasználásáról szerszámok, ortopédiai és sebészeti berendezések gyártásához.

Titán és tantál - meghatározás, tényleges tulajdonságok

Titán az orvostudományhoz

A titán (Ti) - ezüstös árnyalatú, acélnak tűnő könnyűfém - a periódusos rendszer egyik kémiai eleme, amely a negyedik periódus negyedik, 22-es rendszámú csoportjába tartozik (1. ábra).

1. ábra Titán rög.

Atomtömege 47,88, fajlagos sűrűsége 4,52 g/cm 3. Olvadáspont - 1669 ° C, forráspont -3263 ° C. A nagy stabilitású ipari minőségekben négyértékű. Jó plaszticitás és alakíthatóság jellemzi.

Könnyű súlya és nagy mechanikai szilárdsága, kétszerese a vasénak és hatszorosa az Al-énak, a titánnak alacsony a hőtágulási együtthatója is, ami lehetővé teszi széles hőmérséklet-tartományban történő használatát.

A titánt alacsony hővezető képesség jellemzi, négyszer alacsonyabb, mint a vasé, és több mint egy nagyságrenddel alacsonyabb, mint az alumíniumé. A hőtágulási együttható 20°C-on viszonylag kicsi, de a további melegítéssel növekszik.

Ezt az anyagot a nagyon nagy elektromos ellenállás is megkülönbözteti, amely az idegen elemek jelenlététől függően 42·11 -8 ... 80·11 -6 Ohm·cm tartományban változhat.

A titán egy paramágneses fém, alacsony elektromos vezetőképességgel. És bár a paramágneses fémekben a mágneses szuszceptibilitás általában csökken, ahogy melegítik, a titán ebből a szempontból kivételnek tekinthető, mivel mágneses szuszceptibilitása éppen ellenkezőleg, a hőmérséklet emelkedésével nő.

A fenti tulajdonságok összessége miatt a titán nélkülözhetetlen alapanyag a gyakorlati orvoslás és az orvosi műszerezés különböző területein. Ennek ellenére az erre a célra használható titán legértékesebb minősége a korrozív hatásokkal szembeni legmagasabb ellenállása, és ennek eredményeként a hipoallergén.

A titán korrózióállóságát annak köszönheti, hogy 530-560 ° C-ig a fémfelületet a legerősebb természetes TiO 2 oxid védőréteg borítja, amely teljesen semleges az agresszív kémiai és biológiai közegekkel szemben. Korrózióállóságát tekintve a titán a platinához és a platinafémekhez hasonlítható, sőt jobb is. Különösen ellenáll a sav-bázis környezetnek, még egy olyan agresszív "koktélban" sem oldódik fel, mint az aqua regia. Elég, ha csak annyit mondunk, hogy a titán korróziós pusztításának intenzitása az emberi nyirokhoz sok tekintetben hasonló kémiai összetételű tengervízben nem haladja meg a 0,00003 mm/év értéket, vagyis egy évezredre a 0,03 mm-t!

A titán szerkezetek emberi testtel szembeni biológiai tehetetlensége miatt a beültetés során nem utasítják el őket, és nem váltanak ki allergiás reakciókat, gyorsan beborulnak mozgásszervi szövetekkel, amelyek szerkezete a következő élet során állandó marad.

A titán jelentős előnye a megfizethetőség, amely lehetővé teszi a tömeges felhasználást.

Titán minőségek és titánötvözetek
Az orvostudomány által leginkább keresett titánfajták a műszakilag tiszta VT1-0, VT1-00, VT1-00sv. Szinte nem tartalmaznak szennyeződéseket, amelyek mennyisége olyan elenyésző, hogy a nulla hiba határain belül ingadozik. Tehát a VT1-0 minőség körülbelül 99,35-99,75% tisztaságú fémet tartalmaz, a VT1-00 és VT1-00sv pedig 99,62-99,92% és 99,41-99,93%.

A mai napig az orvostudomány a titánötvözetek széles skáláját használja, amelyek kémiai összetételükben és mechanotechnológiai paramétereikben különböznek egymástól. Ötvöző adalékként leggyakrabban Ta, Al, V, Mo, Mg, Cr, Si, Sn használatos bennük. A leghatékonyabb stabilizátorok közé tartoznak a Zr, Au és a platina csoportba tartozó fémek. Akár 12% Zr titánba való bejuttatásával a korrózióállósága nagyságrendekkel növekszik. A legnagyobb hatást kis mennyiségű Pt és Pd, Rh és Ru platinoidok titánhoz való hozzáadásával érhetjük el. Ezeknek az elemeknek mindössze 0,25%-ának a Ti-be való bevitele lehetővé teszi a forrásban lévő tömény H 2 SO 4 és HCl közötti kölcsönhatás aktivitásának több tíz nagyságrenddel történő csökkentését.

A Ti-6Al-4V ötvözet széles körben elterjedt az implantológiában, az ortopédiában és a sebészetben, működési paramétereit tekintve jelentősen felülmúlva a kobalt- és rozsdamentes acélokra épülő „versenytársakat”. Különösen a titánötvözetek rugalmassági modulusa kétszer alacsonyabb. Orvosi alkalmazásoknál (osteoszintézis implantátumok, ízületi endoprotézisek stb.) ez nagy előnyt jelent, mivel nagyobb mechanikai kompatibilitást biztosít az implantátumnak a test sűrű csontszerkezeteivel, amelyeknél a rugalmassági modulus 5-20 GPa. Még ennél is alacsonyabb mutatók (40 GPa-ig és az alatt) a titán-nióbium ötvözetekre jellemzőek, amelyek fejlesztése és megvalósítása különösen releváns. A haladás azonban nem áll meg, és ma a hagyományos Ti-6Al-4V-t felváltják az új Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr és Ti-12Mo-6Zr orvosi ötvözetek, amelyek nem tartalmaznak alumíniumot és vanádiumot - olyan elemek, amelyek bár jelentéktelenek, de mégis toxikus hatással vannak az élő szövetekre.

Az utóbbi időben a biomechanikailag kompatibilis implantátumok, amelyek gyártásának anyaga a titán-nikkelid TiNi, egyre nagyobb keresletté váltak az orvosi igényekhez. Az ötvözet növekvő népszerűségének oka a benne rejlő ún. alak memória effektus (SME). Lényege abban rejlik, hogy a kontrollminta alacsony hőmérsékleten deformálódik, képes folyamatosan megtartani az újonnan felvett formát, és az ezt követő melegítés során visszaállítani az eredeti konfigurációt, miközben szuperrugalmasságot mutat. A nikkel-titán szerkezetek nélkülözhetetlenek, különösen a gerincsérülések és a mozgásszervi rendszer disztrófiáinak kezelésében.

Tantál gyógyászati ​​célra

Definíció és hasznos jellemzők
A tantál (Ta, lat. Tantalum) ezüstös-kékes "ólom" árnyalatú nehéz tűzálló fém, amely az azt borító Ta 2 O 5 pentoxid filmnek köszönhető. A periódusos rendszer egyik kémiai eleme, amely a hatodik periódus ötödik csoportjának, a 73-as rendszámú másodlagos alcsoportjába tartozik (2. ábra).

2. ábra Tantál kristályok.

A tantál atomtömege 180,94, fajlagos sűrűsége 20 °C-on 16,65 g/cm 3 (összehasonlításképpen: a Fe fajlagos sűrűsége 7,87 g/cm 3, Pv 11,34 g/cm 3 ). Az olvadáspont 3017 °C (csak a W és a Re tűzállóbb). 1669 °C, forráspont - 5458 °C. A tantálra a paramágnesesség tulajdonsága jellemző: fajlagos mágneses szuszceptibilitása szobahőmérsékleten 0,849·10 -6 .

Ez a szerkezeti anyag, amely egyesíti a nagy keménységet és a hajlékonyságot, tiszta formájában kiválóan alkalmas bármilyen módon történő megmunkálásra (bélyegzés, hengerlés, kovácsolás, préselés, csavarás, vágás stb.). Alacsony hőmérsékleten erős munkakeményedés nélkül, deformációs hatásoknak kitéve (sűrítési pont 98,8%) és előzetes kiégetés nélkül dolgozzuk fel. A tantál akkor sem veszíti el plaszticitását, ha -198 °C-ra fagyasztja.

A tantál rugalmassági modulusának értéke 190 Gn/m 2 vagy 190 102 kgf/mm 2 25 °C-on, aminek köszönhetően könnyen huzallá alakítható. A legvékonyabb tantállemez (kb. 0,039 mm vastag) és egyéb szerkezeti félkész termékek gyártása is folyik.

A Ta egyfajta „ikertestvére” az Nb, amelyet sok hasonló tulajdonság jellemez.

A tantál kivételes ellenálló képességgel rendelkezik az agresszív környezettel szemben. Ez az egyik legértékesebb tulajdonsága számos iparágban, beleértve az orvostudományt is. Ellenáll az agresszív szervetlen savaknak, mint a HNO 3, H 2 SO 4, HCl, H 3 PO 4, valamint bármilyen koncentrációjú szerves savaknak. Ebben a paraméterben csak a nemesfémek előzik meg, és akkor sem minden esetben. Tehát a Ta, ellentétben az Au-val, Pt-vel és sok más nemesfémmel, még az aqua regia HNO 3 + 3HCl-t is "figyelmen kívül hagyja". A tantál valamivel alacsonyabb stabilitása figyelhető meg a lúgokhoz képest.

A Ta magas korrózióállósága a légköri oxigénnel kapcsolatban is megnyilvánul. Az oxidációs folyamat csak 285 °C-on kezdődik: a fémen egy felületvédő tantál-pentoxid Ta 2 O 5 film képződik. Ennek a filmnek a jelenléte, amely az összes Ta-oxid közül az egyetlen stabil anyag, teszi a fémet immunissá az agresszív reagensekkel szemben. Ezért a tantál olyan jellemzője, amely különösen értékes az orvostudomány számára, mint az emberi testtel való nagy biokompatibilitás, amely a beültetett tantál szerkezeteket saját szöveteként érzékeli, elutasítás nélkül. Ezen a legértékesebb minőségen alapul a Ta orvosi felhasználása olyan területeken, mint a rekonstrukciós sebészet, ortopédia és implantológia.

A tantál a ritka fémek közé tartozik: készletei a földkéregben körülbelül 0,0002%. Ez ennek a szerkezeti anyagnak a magas költségét okozza. Ezért olyan elterjedt a tantál alkalmazása az alapfémre felvitt korróziógátló védőbevonatok vékony filmjei formájában, amely egyébként három-négyszer nagyobb, mint a tiszta lágyított tantál.

A tantált még gyakrabban használják ötvözetek formájában olcsóbb fémek ötvözőjeként, hogy a kapott vegyületek a szükséges fizikai, mechanikai és kémiai tulajdonságok komplexét biztosítsák. Az acél, titán és más, tantál hozzáadásával készült fémötvözetek iránt nagy kereslet van a vegyi és orvosi műszerekben. Ezek közül különösen a tekercsek, lepárlók, levegőztetők, röntgenberendezések, vezérlőkészülékek stb. gyártása folyik. Az orvostudományban a tantált és vegyületeit műtőberendezések gyártására is használják.

Figyelemre méltó, hogy a tantál, mivel olcsóbb, de számos megfelelő teljesítményjellemzővel rendelkezik, számos területen képes sikeresen helyettesíteni a platina-iridium csoportba tartozó nemesfémeket.

Tantál minőségek és ötvözetek
A statisztikai hibán belüli szennyezőanyag-tartalmú ötvözetlen titán fő osztályai a következők:

• HDTV: Ta - 99,9%, (Nb) - 0,2%. Más szennyeződések, mint például (Ti), (Al), (Co), (Ni) ezred- és tízezrelék százalékban vannak jelen.
• HDTV 1: A jelzett minőség kémiai összetétele 99,9% Ta. Az ipari tantálban mindig jelen lévő nióbium (Nb) csak 0,03%-nak felel meg.
• PM: Ta - 99,8%. Szennyeződések (legfeljebb %): Nb - 0,1%, Fe - 0,005%, Ti, H - 0,001% egyenként, Si - 0,003%, W + Mo, O - egyenként 0,015%, Co - 0,0001%, Ca - 0,002% , Na, Mg, Mn - egyenként 0,0003%, Ni, Zr, Sn - egyenként 0,0005%, Al - 0,0008%, Cu, Cr - egyenként 0,0006%, C, N - egyenként 0,01%.
• T: Ta - 99,37%, Nb - 0,5%, W - 0,05%, Mo - 0,03%, (Fe) - 0,03%; (Ti) - 0,01%, (Si) - 0,005%.

A Ta nagy keménysége lehetővé teszi szerkezeti keményötvözetek gyártását az alapján, például Ta with W (TV). A TiC ötvözetnek a TaC tantál analógjával való helyettesítése jelentősen optimalizálja a szerkezeti anyag mechanikai jellemzőit és kibővíti az alkalmazási lehetőségeket.

A Ta alkalmazás orvosi célú jelentősége
A világon megtermelt tantál körülbelül 5%-át orvosi szükségletekre fordítják. Ennek ellenére ebben az iparágban használatának jelentőségét nem lehet túlbecsülni.

Mint már említettük, a tantál a legvékonyabb, de nagyon erős és kémiailag ellenálló, önképződő Ta 2 O 5 pentoxid filmnek köszönhetően az egyik legjobb fémes bioinert anyag. A magas adhéziónak köszönhetően, amely megkönnyíti és felgyorsítja az implantátum és az élő szövet fúziójának folyamatát, alacsony a tantál implantátum kilökődési százaléka és a gyulladásos reakciók hiánya.

Az olyan tantál félkész termékekből, mint a lemezek, rudak, huzalok és egyéb gyártási formák, olyan konstrukciók készülnek, amelyek a plasztikai, szív-, ideg- és csontsebészetben igényesek varráshoz, csontdarabok összeolvasztásához, stenteléshez és nyíráshoz. edények (3. ábra).

3. ábra Tantál rögzítési szerkezet a vállízületben.

A vékony tantállemezes és hálós szerkezetek alkalmazását a maxillofacialis sebészetben és a traumás agysérülések kezelésében alkalmazzák. A tantál fonal szálai helyettesítik az izom- és ínszövetet. Tantál használata A sebészek tantálszálat használnak a hasi műtétekhez, különösen a hasüreg falának megerősítésére. A tantál hálók nélkülözhetetlenek a szemprotézis területén. A legvékonyabb tantálszálakat még az idegtörzsek regenerálására is használják.

És természetesen a Ta-t és vegyületeit a Ti-vel együtt széles körben használják az ortopédiában és az implantológiában ízületi endoprotézisek és fogprotézisek gyártására.

Az új évezred eleje óta az orvostudomány innovatív területe egyre népszerűbb, amely azon az elven alapul, hogy statikus elektromos mezőket használnak az emberi szervezetben a kívánt biofolyamatok aktiválására. A Ta 2 O 5 tantál-pentoxid bevonat magas elektret tulajdonságainak jelenléte tudományosan bizonyított. A kígyó titán-oxid elektret filmjei széles körben elterjedtek az érsebészetben, az endoprotézisekben, valamint az orvosi műszerek és eszközök létrehozásában.

A titán és a tantál gyakorlati alkalmazása az orvostudomány meghatározott ágaiban

Traumatológia: törések összeolvadására szolgáló szerkezetek

Jelenleg a törések gyors összeolvadására egyre gyakrabban használnak olyan innovatív technológiát, mint a fém osteosynthesis. A csonttöredékek stabil helyzetének biztosítása érdekében különféle külső és belső rögzítő szerkezeteket alkalmaznak, amelyeket a testbe ültetnek be. A korábban használt acéltermékek azonban alacsony hatékonyságot mutatnak a test agresszív környezete és a horganyzás jelensége hatására bekövetkező korrózióra való hajlamuk miatt. Ennek eredményeként mind maguknak a rögzítőknek a gyors elpusztulása, mind a kilökődési reakció bekövetkezik, gyulladásos folyamatokat okozva súlyos fájdalom hátterében a vas-ionok aktív kölcsönhatása miatt a test elektromos mezőjében a mozgásszervi szövetek fiziológiai környezetével. .

A titán és tantál fixáló-implantátumok gyártása, amelyek biológiailag kompatibilisek az élő szövetekkel, lehetővé teszi a nemkívánatos következmények elkerülését (4. ábra).

4. ábra. Titán és tantál konstrukciók az oszteoszintézishez.

Az egyszerű és összetett konfigurációk hasonló konstrukciói hosszú távon, vagy akár tartósan is alkalmazhatók az emberi szervezetbe. Ez különösen fontos az idősebb betegek számára, mivel így nincs szükség műtétre a rögzítő eltávolításához.

Endoprotézis

A csontszövetbe műtéti úton beültetett mesterséges mechanizmusokat endoprotéziseknek nevezzük. A legszélesebb körben alkalmazott ízületi arthroplastika - csípő, váll, könyök, térd, boka stb. Az artroplasztika folyamata mindig összetett műtét, amikor az ízületből egy természetes helyreállításra nem szoruló részt eltávolítanak, majd endoprotézis implantátummal helyettesítik.

Az endoprotézisek fémalkatrészeivel szemben számos komoly követelmény támasztja. Egyszerre kell rendelkezniük a merevség, a szilárdság, a rugalmasság, a szükséges felületi szerkezet kialakításának képességével, a test korrozív hatásainak ellenálló képességével, kiküszöbölve a kilökődés kockázatát és egyéb hasznos tulajdonságokkal.

Endoprotézisek gyártásához különféle bioinert fémek használhatók. Közülük a vezető helyet a titán, a tantál és ötvözeteik foglalják el. Ezek a tartós, erős és könnyen feldolgozható anyagok hatékony csontos integrációt (a csontszövet a test természetes szöveteiként érzékeli, és nem okoznak negatív reakciókat) és gyors csontfúziót biztosítanak, garantálva a protézis stabilitását. évtizedek hosszú időszakai. ábrán. Az 5. ábra a titán használatát mutatja be a csípőízületi plasztikában.

5. ábra Titán csípőprotézis.

Az artroplasztikában a teljesen fémes szerkezetek alkalmazásának alternatívájaként széles körben alkalmazzák a Ti- és Ta-oxid alapú biokompatibilis védőbevonatok plazmapermetezését a protézis nem fémes komponenseinek felületére.

Tiszta titán és ötvözetei. Az endoprotézis területén mind a tiszta Tit (pl. 98,2-99,7%-os Ti-tartalmú CP-Ti), mind annak ötvözeteit széles körben alkalmazzák. Közülük a legelterjedtebb a nagy szilárdságú Ti-6AI-4V, amelyet korrózióállóság és biológiai tehetetlenség jellemez. A Ti-6A1-4V ötvözetet különösen nagy mechanikai szilárdság jellemzi, tengelyirányú torziós jellemzői rendkívül közel állnak a csontéhoz.

A mai napig számos modern titánötvözetet fejlesztettek ki. Így a Ti-5AI-2.5Fe és a Ti-6AI-17 nióbiumötvözetek kémiai összetétele nem tartalmaz mérgező V-t, ráadásul alacsony rugalmassági modulussal is megkülönböztethetők. A Ti-Ta30 ötvözetet pedig a fémkerámiához hasonló hőtágulási modulus jellemzi, amely meghatározza annak stabilitását az implantátum fémkerámia komponenseivel való hosszú távú kölcsönhatás során.

Tantál-cirkónium ötvözetek. A Ta+Zr ötvözetek olyan fontos tulajdonságokat ötvöznek az ízületplasztikában, mint a testszövetekkel való biokompatibilitás a korróziós és galvanikus ellenálláson, a felületi merevségen és a fémfelület trabekuláris (porózus) szerkezetén alapulóan. A trabekuláris tulajdonságnak köszönhető, hogy lehetséges az osseointegrációs folyamat jelentős felgyorsulása - az élő csontszövet növekedése az implantátum fémfelületén.

Elasztikus endoprotézisek titán dróthálóból. A modern rekonstrukciós sebészetben és más orvosi iparágakban tapasztalható nagy plaszticitás és könnyűség miatt aktívan használják az innovatív rugalmas endoprotéziseket a legvékonyabb titán drótháló formájában. Rugalmas, erős, rugalmas, tartós és bioinert, a háló ideális anyag lágyrész-endoprotézisekhez (6. ábra).

6. ábra Titánötvözet hálós endoprotézis lágyrészplasztikához.

A „Web”-t már sikeresen tesztelték olyan területeken, mint a nőgyógyászat, az arc-állcsont-sebészet és a traumatológia. A szakértők szerint a hálós titán endoprotézisek stabilitásukat tekintve páratlanok, és a mellékhatások kockázata szinte nulla.

Titán-nikkel Orvosi alakú memóriaötvözetek

Ma már az orvostudomány különböző területein a titán-nikkelid ötvözetek, amelyek az ún. alakmemória-effektussal (SME). Ezt az anyagot az emberi mozgásszervi rendszer ínszalag-porcos szövetének endoprotézis pótlására használják.

A titán-nikelid (nemzetközi elnevezés nitinol) egy intermetallikus TiNi, amelyet Ti és Ni egyenlő arányú ötvözésével nyernek. A nikkelid-titán ötvözetek legfontosabb jellemzője a szuperrugalmasság, amelyen az EZF alapul.

A hatás lényege, hogy a minta egy bizonyos hőmérsékleti tartományban lehűlve könnyen deformálódik, és a deformáció öneltávolító, ha a hőmérséklet a kezdeti értékre emelkedik szuperelasztikus tulajdonságok megjelenésével. Más szóval, ha egy nitinol ötvözet lemezt alacsony hőmérsékleten meghajlítanak, akkor ugyanabban a hőmérsékleti rendszerben tetszőlegesen hosszú ideig megtartja új alakját. A hőmérsékletet azonban csak a kezdeti értékre kell emelni, a lemez rugószerűen újra kiegyenesedik, és felveszi eredeti formáját.

A nitinolötvözetből készült gyógyászati ​​termékek mintái az alábbi ábrákon láthatók. 7, 8, 9, 10.

7. ábra: Traumatológiai titán-nikelid implantátum készlet (kapcsok, kapcsok, fixátorok stb. formájában).

8. ábra Titán-nikkelid implantátum készlet műtéti célokra (bilincsek, tágítók, sebészeti műszerek formájában).

9. ábra Porózus anyagok és titán-nikelid implantátumok mintái vertebrológiához (endoprotézisek, lamellás és hengeres termékek formájában).

10. ábra Titán-nikkelid anyagok és endoprotézisek állcsont- és fogászati ​​sebészethez.

Ezenkívül a nikkel-titán ötvözetek, mint a legtöbb titán alapú termék, bioinertek a magas korróziós és galvanikus ellenállás miatt. Így ideális anyag az emberi testhez képest biomechanikailag kompatibilis implantátumok (BMCI) gyártásához.

Ti és Ta használata vaszkuláris stentek gyártásához

Sztentek (az angol stentből) - az orvostudományban speciálisnak nevezik őket, rugalmas hálós hengeres keretek, nagy erek (vénák és artériák) belsejében elhelyezett fémszerkezetek, valamint más üreges szervek (nyelőcső, belek, epeutak, stb.) kórosan beszűkült területeken a szükséges paraméterekre való kiterjesztése és az átjárhatóság helyreállítása érdekében.

A stentelési módszer alkalmazása olyan területen a legkeresettebb, mint az érsebészet, és különösen a koszorúér-angioplasztika (11. ábra).

11. ábra Titán és tantál vaszkuláris stentek mintái.

A mai napig több mint félezer különböző típusú és kialakítású vaszkuláris stent került tudományosan kidolgozásra és gyakorlatba. Ezek különböznek egymástól az eredeti ötvözet összetételében, hosszában, lyuk konfigurációjában, felületi bevonat típusában és egyéb működési paraméterekben.

A vaszkuláris stentekkel szemben támasztott követelményeket úgy alakították ki, hogy biztosítsák azok kifogástalan működését, ezért sokrétűek és nagyon magasak.

Ezeknek a termékeknek a következőknek kell lenniük:

• biológiailag kompatibilis a testszövetekkel;
• rugalmas;
• rugalmas;
• tartós;
• radiopaque stb.

A fémstentek gyártásában manapság a fő anyagok a nemesfémek kompozíciói, valamint a Ta, Ti és ötvözetei (VT6S, VT8, VT 14, VT23, nitinol), amelyek teljesen biointegrálhatók a testszövetekkel és komplexet egyesítenek. minden egyéb szükséges fizikai és mechanikai tulajdonság.

Csontok, erek és idegrostok összevarrása

A különböző mechanikai sérülések vagy bizonyos betegségek szövődményei következtében károsodott perifériás idegtörzsek helyreállítása komoly műtéti beavatkozást igényel. A helyzetet súlyosbítja az a tény, hogy az ilyen patológiákat általában a kapcsolódó szervek, például csontok, erek, izmok, inak stb. sérülésének hátterében figyelik meg. Ebben az esetben egy átfogó kezelési programot dolgoznak ki specifikus kezelések alkalmazásával. varratok. Nyersanyagként varróanyag gyártásához - szálak, kapcsok, bilincsek stb. – a titánt, a tantált és ötvözeteiket fémként használják, amelyek kémiai biokompatibilitással és a szükséges fizikai és mechanikai tulajdonságok teljes komplexumával rendelkeznek.

Az alábbi ábrák példákat mutatnak be ilyen műveletekre.

12. ábra A csont összevarrása titán kapcsokkal.

13. ábra: Egy idegrostköteg összevarrása a legfinomabb tantálszálak felhasználásával.

14. ábra: edények varrása tantál kapcsokkal.

Jelenleg a neuro-osteo- és érplasztika egyre fejlettebb technológiái készülnek, azonban az ehhez használt titán-tantál anyagok továbbra is a pálmát tartják az összes többi felett.

Plasztikai műtét

A plasztikai sebészet a szervi rendellenességek műtéti eltávolítása annak érdekében, hogy azok ideális anatómiai arányait visszaállítsák. Az ilyen rekonstrukciókat gyakran különféle fémtermékekkel hajtják végre, amelyeket szövetekbe ültetnek be lemezek, hálók, rugók stb.

Ebben a tekintetben különösen jelzésértékű a koponyaplasztika – a koponya deformációjának kijavítására szolgáló művelet. Az egyes klinikai szituációk indikációitól függően a koponyaplasztika végezhető merev titánlemezekkel vagy rugalmas tantál hálókkal a műtött területre. Mindkét esetben megengedett a tiszta, ötvöző adalékanyagok nélküli fémek és azok bioinert ötvözeteinek használata. Az alábbi ábrákon láthatók a titánlemezzel és tantálhálóval végzett koponyaplasztika példái.

15. ábra Koponyaplasztika titánlemezzel.

16. ábra Koponyaplasztika tantál hálóval.

A titán-tantál szerkezetek az arc, a mellkas, a fenék és sok más szerv kozmetikai helyreállítására is használhatók.

Idegsebészet (mikrokapcsok felhelyezése)

A vágás (angolul clip clip) egy idegsebészeti műtét az agy ereiben, melynek célja a vérzés megállítása (különösen az aneurizma felszakadásakor), vagy a sérült kis erek kikapcsolása a vérkeringésből. A nyírási módszer lényege abban rejlik, hogy a sérült területekre miniatűr fém klipek - klipek - kerülnek.

A clipping módszer iránti igény elsősorban az idegsebészeti területen a kis agyi erek hagyományos módszerekkel történő lekötésének lehetetlenségével magyarázható.

A kialakuló klinikai helyzetek sokfélesége és sajátossága miatt az idegsebészeti gyakorlatban a vaszkuláris klipek széles skáláját alkalmazzák, amelyek specifikus céljukban, rögzítési módjukban, méretükben és egyéb funkcionális paramétereikben különböznek egymástól (17. ábra).

17. ábra Klipek az agyi aneurizmák kikapcsolásához.

A fényképeken a klipek nagynak tűnnek, a valóságban azonban nem nagyobbak egy gyermek körménél, és mikroszkóp alá helyezték őket (18. ábra).

18. ábra: Agyi ér aneurizmájának levágása.

A klipek gyártásához általában lapos huzalt használnak tiszta titánból vagy tantálból, bizonyos esetekben ezüstből. Az ilyen termékek teljesen közömbösek a velővel szemben, anélkül, hogy ellenhatást okoznának.

Fogászati ​​ortopédia

A titán, a tantál és ötvözeteik széleskörű orvosi felhasználásra találtak a fogászatban, nevezetesen a fogpótlások területén.

A szájüreg különösen agresszív környezet, amely negatívan befolyásolja a fémanyagokat. Még a fogprotézisben hagyományosan használt nemesfémek, mint például az arany és a platina, a szájüregben sem tudnak teljesen ellenállni a korróziónak és az azt követő kilökődésnek, nem beszélve a magas költségekről és a nagy tömegről, amely kellemetlenséget okoz a betegeknek. Másrészt az akril műanyagból készült könnyű ortopéd szerkezetek törékenységük miatt sem bírják ki a komoly kritikát. A fogászatban igazi forradalom az egyedi koronák, valamint a hidak és a kivehető titán és tantál alapú fogsorok gyártása. Ezek a fémek a bennük rejlő olyan értékes tulajdonságok miatt, mint a biológiai tehetetlenség és a nagy szilárdság viszonylag olcsón, sikeresen versenyeznek az arannyal és a platinával, sőt számos paraméterben felülmúlják őket.

Különösen a bélyegzett és tömör titán koronák nagyon népszerűek (19. ábra). A titán-nitrid TiN-ből készült plazmaszórt koronák pedig megjelenésükben és funkcionális tulajdonságaikban gyakorlatilag megkülönböztethetetlenek az aranytól (19. ábra)

19. ábra Tömör titán korona és titán-nitrid bevonatú korona.

Ami a protéziseket illeti, rögzíthetők (hidak) több szomszédos fog helyreállításához, vagy kivehetők, a teljes fogazat elvesztése esetén (teljes állkapocs adentia). A leggyakoribb protézisek a csat (a német der Bogen "arc" szóból).

A kapcsos protézist előnyösen fémkeret jellemzi, amelyre az alaprész rögzítve van (20. ábra).

20. ábra Az alsó állkapocs kapcsos protézise.

Manapság a protézis és a kapcsok kapcsos része általában tiszta, nagy tisztaságú HDTV márkájú orvosi titánból készül.

A fogászat igazi forradalma az implantátum fogpótlások iránti egyre növekvő kereslet. Az implantátumokon történő protézis a legmegbízhatóbb módja az ortopédiai szerkezetek rögzítésének, amelyek ebben az esetben évtizedekig vagy akár élethosszig is szolgálnak.

A fogászati ​​(fog-) implantátum a koronák, valamint hidak és kivehető fogsorok támasztására szolgáló kétrészes szerkezet, melynek alaprésze (maga az implantátum) egy kúpos menetes csap, amelyet közvetlenül az állcsontba csavarnak. Az implantátum felső platformjára egy műcsonkot szerelnek fel, amely a korona vagy protézis rögzítésére szolgál (21. ábra).

21. ábra Nobel Biocare fogászati ​​implantátum 4-es fokozatú (G4Ti) tiszta orvosi minőségű titánból.

Leggyakrabban az implantátum csavaros részének gyártásához tiszta orvosi titánt használnak felületi tantál-nióbium bevonattal, amely hozzájárul az osseointegrációs folyamat aktiválásához - a fém fúziójához az élő csont- és ínyszövetekkel.

Egyes gyártók azonban előszeretettel gyártanak nem kétrészes, hanem egyrészes implantátumokat, amelyekben a csavaros rész és a műcsonk nem különálló, hanem monolit szerkezetű. Ugyanakkor például a német Zimmer cég porózus tantálból gyárt egy darabból álló implantátumokat, amelyek a titánhoz képest nagyobb rugalmassággal rendelkeznek, és a csontszövetbe ágyazva szinte nulla szövődménykockázattal (22. ábra).

22. ábra Zimmer egyrészes porózus tantál fogászati ​​implantátumok.

A tantál a titántól eltérően nehezebb fém, így a porózus szerkezet jelentősen megkönnyíti a terméket anélkül, hogy szükség lenne egy csontintegráló bevonat további külső lerakódására.

Példák az egyes fogak (koronák) implantátum pótlására, valamint kivehető fogpótlások implantátumra történő felszerelésére az ábrán láthatók. 23.

23. ábra Példák a titán-tantál implantátumok felhasználására a fogpótlásban.

Napjainkban a meglévők mellett egyre több új, implantátumon történő protetikai eljárást fejlesztenek ki, amelyek nagy hatékonyságot mutatnak a különböző klinikai helyzetekben.

Orvosi műszerek gyártása

Napjainkban a világ klinikai gyakorlatában a különböző sebészeti és endoszkópos műszerek és orvosi berendezések százait használják, amelyeket titán és tantál felhasználásával gyártanak (GOST 19126-79 "Orvosi fémműszerek. Általános előírások". Erősség szempontjából kedvezően hasonlítanak össze más analógokkal). , hajlékonyság és korrózióállóság, ami biológiai tehetetlenséget okoz.

A titán orvosi műszerek majdnem kétszer olyan könnyűek, mint az acél társai, ugyanakkor kényelmesebbek és tartósabbak.

24. ábra Titán-tantál alapra készült sebészeti műszerek.

A fő orvosi iparágak, amelyekben a titán-tantál műszerek a legkeresettebbek, a szemészet, a fogorvos, a fül-orr-gégészet és a sebészet. A széles szerszámválasztékban több száz fajta spatula, klip, tágító, tükör, bilincs, olló, csipesz, szike, sterilizáló, csövek, vésők, csipeszek, mindenféle tányér található.

A könnyű titán műszerek biokémiai és fizikai-mechanikai jellemzői különösen értékesek a katonai terepi sebészetben és a különféle expedíciókban. Itt feltétlenül nélkülözhetetlenek, mert extrém körülmények között szó szerint minden 5-10 gramm többlet rakomány jelentős teher, a korrózióállóság és a maximális megbízhatóság pedig kötelező követelmény.

A titánt, a tantált és ezek ötvözeteit monolit termékek vagy vékony védőbevonatok formájában aktívan használják az orvosi műszerekben. Lepárlók, agresszív közegek szivattyúzására szolgáló szivattyúk, sterilizátorok, érzéstelenítő és légzőkészülékek alkatrészei, a létfontosságú szervek munkájának megkettőzésére szolgáló legbonyolultabb eszközök, például "mesterséges szív", "mesterséges tüdő", "mesterséges vese" gyártásához használják őket. " stb.

Az ultrahangos készülékek titán fejeinek élettartama a leghosszabb, annak ellenére, hogy a más anyagokból származó analógok még az ultrahangos rezgések szabálytalan kitettsége esetén is gyorsan használhatatlanná válnak.

A fentieken túlmenően megjegyzendő, hogy a titán a tantálhoz hasonlóan sok más fémtől eltérően képes a radioaktív izotópok sugárzásának deszorbeálására („taszítására”), ezért aktívan használják különféle védőeszközök és védőeszközök gyártásában. radiológiai berendezések.

Következtetés

Az orvostechnikai eszközök fejlesztése és gyártása a tudományos és technológiai fejlődés egyik legintenzívebben fejlődő területe. A harmadik évezred elejével az orvostudomány és a technika a modern világcivilizáció egyik fő mozgatórugójává vált.

A fémek jelentősége az emberi életben folyamatosan növekszik. A tudományos anyagtudomány és a gyakorlati kohászat intenzív fejlődésének hátterében forradalmi változások mennek végbe. És most, az elmúlt évtizedekben olyan ipari fémek kerültek „a történelem pajzsára”, mint a titán és a tantál, amelyeket okkal nevezhetünk az új évezred szerkezeti anyagainak.

A titán jelentőségét a modern orvoslásban nem lehet túlbecsülni. A gyakorlati felhasználás viszonylag rövid története ellenére számos orvosi iparban az egyik vezető anyaggá vált. A titán és ötvözetei az ehhez szükséges összes jellemzővel rendelkeznek: korrózióállóság (és ennek következtében bioinertség), valamint könnyűség, szilárdság, keménység, merevség, tartósság, galvanikus semlegesség stb.

Gyakorlati jelentőségét tekintve nem rosszabb, mint a titán és a tantál. A legtöbb hasznos tulajdonság általános hasonlósága miatt bizonyos tulajdonságokban rosszabbak, néhányban pedig felülmúlják egymást. Éppen ezért nehéz és aligha ésszerű objektíven megítélni, hogy e fémek közül melyik elsőbbséget élvez az orvostudományban: ezek inkább szervesen kiegészítik egymást, mintsem ütköznek egymással. Elég, ha azt mondjuk, hogy a titán-tantál ötvözeteken alapuló, a Ti és a Ta minden előnyét egyesítő orvosi szerkezeteket aktívan fejlesztik és alkalmazzák a gyakorlatban. Az pedig korántsem véletlen, hogy az utóbbi években egyre sikeresebb kísérletek születtek titánból, tantálból és ezek vegyületeiből közvetlenül az emberi szervezetbe ültetett teljes értékű mesterséges szervek létrehozására. Közeleg az idő, amikor mondjuk a "titán szív" vagy a "tantál ideg" fogalma magabiztosan átkerül a beszédfigurák kategóriájából a tisztán gyakorlati síkra.