Clasele preferate de titan în stomatologie. indiferența biologică și rezistența anticorozivă la acizi și alcaline în concentrații mici

Aliaje de titan au proprietăți tehnologice și fizico-mecanice înalte, precum și inerție toxicologică. Placa de titan de calitate VT-100 este utilizată pentru coroane ștanțate (grosime 0,14-0,28 mm), baze ștanțate (0,35-0,4 mm) de proteze detașabile, rame de proteze din titan-ceramic, implanturi de diferite modele. Titan VT-6 este, de asemenea, utilizat pentru implantare.

Este folosit pentru a crea coroane turnate, punți, cadre arcuite (închizătură), proteze cu atele și baze metalice turnate. titan turnat VT-5L. Punctul de topire al aliajului de titan este de 1640°C.

În literatura străină de specialitate există un punct de vedere conform căruia titan și aliajele sale acționează ca o alternativă la aur. Când este expus la aer, titanul formează un strat subțire de oxid inert. Celelalte avantaje includ conductivitatea termică scăzută și capacitatea de a se lipi cu cimenturile compozite și porțelanul. Dezavantajul este dificultatea de a obține o turnare (titanul pur se topește la 1668 ° C și reacționează ușor cu compușii tradiționali de turnare și oxigenul). În consecință, trebuie turnat și lipit în dispozitive speciale într-un mediu fără oxigen. Sunt dezvoltate aliaje de titan și nichel care pot fi turnate folosind metoda tradițională (un astfel de aliaj eliberează foarte puțini ioni de nichel și se leagă bine de porțelan). Noile metode de creare a protezelor fixe (în primul rând coroane și punți) folosind tehnologia CAD/CAM (modelare asistată de computer/frezare asistată de computer) elimină imediat toate problemele de turnare. Unele succese au fost obținute și de oamenii de știință autohtoni.

Protezele detașabile cu baze de titan în foaie subțire de 0,3-0,7 mm grosime prezintă următoarele avantaje principale față de protezele cu baze din alte materiale:

Inerție absolută față de țesuturile bucale, care elimină complet posibilitatea unei reacții alergice la nichel și crom, care fac parte din bazele metalice din alte aliaje; - absenta completa a efectelor toxice, termoizolante si alergice tipice bazelor din plastic; - grosime mică și greutate cu o rigiditate suficientă a bazei datorită rezistenței specifice ridicate a titanului; - precizie ridicată reproducerea celor mai mici detalii ale reliefului patului protetic, de neatins pentru baze din plastic și turnate din alte metale; - ușurare semnificativă în adaptarea pacientului la proteză; - menținerea dicției și a percepției bune a gustului alimentelor.

Titanul poros și nichelida de titan, care are memorie de formă, sunt folosite în stomatologie ca materiale pentru implanturi. A existat o perioadă în care în stomatologie s-a răspândit acoperirea protezelor metalice cu nitrură de titan, dând o nuanță aurie oțelului și CHS și izolând, conform autorilor metodei, linia de lipire. Cu toate acestea, această tehnică nu este utilizată pe scară largă din următoarele motive:

1) acoperirea cu nitrură de titan a protezelor fixe se bazează pe tehnologie veche, adică ștanțarea și lipirea;

2) la utilizarea protezelor cu acoperire cu nitrură de titan se folosește tehnologia protetică veche, astfel, calificările medicilor stomatologi ortopedi nu cresc, ci rămân la nivelul anilor 50;

3) protezele cu acoperire cu nitrură de titan sunt inestetice și concepute pentru gustul prost al unei anumite părți a populației. Sarcina noastră nu este să subliniem defectul din dentiție, ci să îl ascundem. Și din acest punct de vedere, aceste proteze sunt inacceptabile. Aliajele de aur au și dezavantaje estetice. Dar angajamentul stomatologilor ortopedici față de aliajele de aur se explică nu prin culoarea lor, ci prin fabricabilitatea și rezistența ridicată la lichidul oral;

4) observatii clinice a arătat că acoperirea cu nitrură de titan se dezlipește, cu alte cuvinte, această acoperire are aceeași soartă ca și alte bimetale;

5) trebuie avut în vedere faptul că nivelul intelectual al pacienților noștri a crescut semnificativ, iar în același timp au crescut cerințele pentru aspectul protezei. Acest lucru zboară în fața eforturilor unor ortopedi de a găsi un surogat din aliaj de aur;

6) motivele apariției propunerii - acoperirea protezelor fixe cu nitrură de titan - sunt, pe de o parte, înapoierea bazei materiale și tehnice a stomatologiei ortopedice, iar pe de altă parte, nivelul insuficient de cultură profesională a unora. stomatologi.

La aceasta se poate adăuga o cantitate mare de toxic reactii alergice corpurile pacienţilor pe stratul de nitrură de titan al protezelor fixe.

Numeroase studii de bază şi aplicative afirmă că cel mai bun material titanul este folosit pentru fabricarea implanturilor dentare.

În Rusia, clasele de titan pur comercial BT 1-0 și BT 1-00 (GOST 19807−91) sunt utilizate pentru producerea diferitelor structuri, iar așa-numitul titan „pur comercial” este utilizat în străinătate, care este împărțit în 4 clase. (Grada 1-4 ASTM, ISO). Se folosește și aliajul de titan Ti-6Al−4V (ASTM, ISO), care este un analog al aliajului autohton BT-6. Toate aceste substanțe diferă în compoziție chimică și proprietăți mecanice.

Titan Grad 1,2,3 – nu este folosit în stomatologie, deoarece prea moale.

Avantajele titanului pur gradul 4 (CP4)

• Compatibilitate biologică mai bună
• Absența vanadiului toxic (V)
• Rezistență mai bună la coroziune
• 100% absența reacțiilor alergice

Conform unui studiu de articole științifice, publicații metodologice și de prezentare ale companiilor străine, sunt disponibile standardele ASTM, ISO, GOST tabele de comparație proprietățile și compoziția titanului de diferite grade.

Tabelul 1. Compoziția chimică a titanului conform ISO 5832/II și ASTM F 67−89.

** Datele ISO și ASTM sunt de acord în multe puncte; dacă diferă, valorile ASTM sunt date între paranteze.

Tabel 2. Proprietăți mecanice ale titanului conform ISO 5832/II și ASTM F 67−89.

Tabelul 3. Compoziția chimică a aliajelor de titan conform GOST 19807−91.

* În gradul de titan VT 1−00, fracția de masă a aluminiului este permisă să nu fie mai mare de 0,3%, în gradul de titan VT 1−0 nu mai mult de 0,7%.

Tabelul 4. Proprietățile mecanice ale aliajelor de titan conform GOST 19807−91.

** Datele sunt date conform OST 1 90 173−75.
*** Nu există date găsite în literatura disponibilă.

Cel mai rezistent dintre materialele luate în considerare este aliajul Ti-6Al−4V (analog domestic al VT-6). O creștere a rezistenței se realizează prin introducerea de aluminiu și vanadiu în compoziția sa. Cu toate acestea, acest aliaj aparține biomaterialelor de prima generație și, în ciuda absenței oricăror contraindicații clinice, este folosit din ce în ce mai puțin. Această prevedere este dată sub aspectul problemelor de endoprotezare a articulațiilor mari.

Din punctul de vedere al unei mai bune compatibilități biologice, substanțele aparținând grupului de titan „pur” par mai promițătoare. Trebuie remarcat faptul că atunci când se vorbește despre titan „pur”, se referă la una dintre cele patru grade de titan aprobate pentru introducerea în țesuturile corpului în conformitate cu standarde internaționale. După cum se poate vedea din datele de mai sus, ele diferă prin compoziția chimică, care, de fapt, determină compatibilitatea biologică și proprietățile mecanice.

Întrebarea rezistenței acestor materiale este de asemenea importantă. Cele mai bune caracteristici titanul este clasa 4 în acest sens.
Luând în considerare compoziția sa chimică, se poate observa că acest grad de titan are un conținut crescut de oxigen și fier. Întrebarea fundamentală este: aceasta afectează compatibilitatea biologică?

Creșterea oxigenului probabil nu va fi negativă. O creștere a conținutului de fier cu 0,3% în titanul de gradul 4 (comparativ cu gradul 1) poate provoca o anumită îngrijorare, deoarece, conform datelor experimentale, fierul (precum și aluminiul) atunci când este implantat în țesutul corpului duce la formarea de țesut conjunctiv în jurul stratul implant -țesătură, care este un semn al bioinertei insuficiente a metalului. În plus, conform acelorași date, fierul suprimă creșterea culturilor organice. Cu toate acestea, după cum sa menționat, datele de mai sus se referă la implantarea de metale „pure”.

În acest caz, întrebarea importantă este: este posibil ca ionii de fier să scape printr-un strat de oxid de titan în țesuturile din jur și, dacă da, cu ce viteză și care este metabolismul ulterior? Nu am găsit informații despre această problemă în literatura disponibilă.

La compararea standardelor străine și interne, se poate observa că aliajele de titan VT 1−0 și VT 1−00 aprobate pentru utilizare clinică în țara noastră corespund practic cu clasele de titan „pur” de gradul 1 și 2. Conținut redus oxigenul și fierul din aceste grade duce la o scădere a proprietăților lor de rezistență, care nu pot fi considerate favorabile. Deși gradul de titan VT 1−00 are o limită superioară a rezistenței la tracțiune care corespunde unui indicator similar de gradul 4, limita de curgere a aliajului domestic este de aproape două ori mai mică. În plus, poate conține aluminiu, care, așa cum sa menționat mai sus, este nedorit.

Când se compară standardele străine, se poate observa că standardul american este mai strict, iar standardele ISO se referă la cele americane în mai multe puncte. În plus, delegația SUA și-a exprimat opoziția față de aprobarea standardului ISO pentru titanul utilizat în chirurgie.

Astfel, se poate afirma că:
Cel mai bun material pentru fabricarea implanturilor dentare astăzi este titanul „pur” clasa 4 conform standardului ASTM, deoarece:

• nu conține vanadiu toxic, cum ar fi aliajul Ti-6Al−4V;
• prezența Fe în compoziția sa (măsurată în zecimi de procent) nu poate fi considerată negativă, deoarece chiar și în cazul unei posibile eliberări a ionilor de fier în țesuturile înconjurătoare, efectul acestora asupra țesuturilor nu este toxic, precum vanadiul;
• titanul clasa 4 are proprietăți de rezistență mai bune în comparație cu alte materiale din grupul de titan „pur”;

Aliaje cobalt-crom

Aliaje cobalt-crom grad KHS

cobalt 66-67%, care confera aliajului duritate, imbunatatind astfel calitatile mecanice ale aliajului.

crom 26-30%, introdus pentru a conferi duritate aliajului și pentru a crește rezistența anticorozivă, formând o peliculă de pasivizare pe suprafața aliajului.

nichel 3-5%, crescând ductilitatea, duritatea și maleabilitatea aliajului, îmbunătățind astfel proprietățile tehnologice ale aliajului.

molibden 4-5,5%, ceea ce este de mare importanță pentru creșterea rezistenței aliajului, făcându-l cu granulație fină.

mangan 0,5%, care crește rezistența și calitatea turnării, scade punctul de topire și ajută la îndepărtarea compușilor granulari toxici din aliaj.

carbon 0,2%, care reduce punctul de topire și îmbunătățește fluiditatea aliajului.

siliciu 0,5%, care îmbunătățește calitatea turnărilor și crește fluiditatea aliajului.

fier 0,5%, creșterea fluidității, creșterea calității turnării.

azot 0,1%, care reduce punctul de topire și îmbunătățește fluiditatea aliajului. În același timp, o creștere a azotului cu peste 1% înrăutățește ductilitatea aliajului.

beriliu 0-1,2%

aluminiu 0,2%

PROPRIETĂȚI: KHS are proprietăți fizice și mecanice ridicate, densitate relativ scăzută și fluiditate excelentă, permițând turnarea produselor dentare ajurate de înaltă rezistență. Punctul de topire este 1458C, vâscozitatea mecanică este de 2 ori mai mare decât cea a aurului, rezistența minimă la tracțiune este de 6300 kgf/cm2. Un modul mare de elasticitate si o densitate mai mica (8 g/cm3) permit realizarea unor proteze mai usoare si mai durabile. De asemenea, sunt mai rezistente la abraziune și păstrează strălucirea ca oglindă a suprafeței, dată de lustruire pentru o perioadă mai lungă de timp. Datorită proprietăților sale bune de turnare și anticoroziune, aliajul este utilizat în stomatologia ortopedică pentru fabricarea de coroane turnate, punți, diferite modele de proteze dentare turnate solide, cadre de proteze metalo-ceramice, proteze detașabile cu baze turnate, atele. dispozitive, cleme turnate.

FORMA DE LANSAREA: produs sub forma de semifabricate rotunde cu o greutate de 10 si 30 g, ambalate in 5 si 15 buc.

Toate aliajele metalice produse pentru stomatologia ortopedică sunt împărțite în 4 grupe principale:

Bygodents sunt aliaje pentru proteze dentare turnate.

KH-Dents - aliaje pentru proteze metalo-ceramice.

NX-Dents - aliaje de nichel-crom pentru proteze metalo-ceramice.

Dentanele sunt aliaje fier-nichel-crom pentru proteze dentare.

1. Byugodents. Sunt un aliaj multicomponent.

COMPOZIȚIE: cobalt, crom, molibden, nichel, carbon, siliciu, mangan.

PROPRIETATI: densitate - 8,35 g/cm 3, duritate Brinell - 360-400 HB, punctul de topire al aliajului - 1250-1400C.

APLICAȚIE: utilizat pentru fabricarea protezelor dentare turnate, agrafe, dispozitive de atelă.

Bygodent CCS vac (moale)- contine 63% cobalt, 28% crom, 5% molibden.

Bygodent CCN vac (normal) - conține 65% cobalt, 28% crom, 5% molibden și continut crescut carbon și nu conține nichel.

Bygodent CCH vac (solid)- baza este cobalt - 63%, crom - 30% și molibden - 5%. Aliajul are un conținut maxim de carbon de 0,5%, este aliat suplimentar cu niobiu - 2% și nu conține nichel. Are parametri de elasticitate și rezistență excepțional de înalți.

Byugodent CCC vac (cupru)- baza este cobalt - 63%, crom - 30%, molibden - 5%.Compoziția chimică a aliajelor include cupru și un conținut ridicat de carbon - 0,4%. Ca rezultat, aliajul are proprietăți elastice și de rezistență ridicate. Prezența suprafețelor de adâncime în aliaj facilitează lustruirea, precum și alte prelucrări mecanice ale protezelor realizate din acesta.

Bygodent CCL vac (lichid)- pe lângă cobalt - 65%, crom - 28% și molibden - 5%, aliajul conține bor și siliciu. Acest aliaj are o fluiditate excelentă și proprietăți echilibrate.

2. KH-Dents

APLICAȚIE: Folosit pentru realizarea ramelor metalice turnate cu căptușeală de porțelan. Film de oxid, format pe suprafata aliajelor, permite aplicarea de acoperiri ceramice sau vitroceramice. Există mai multe tipuri de acest aliaj: CS, CN, CB, CC, CL, DS, DM.

KH-Dent CN aspirator (normal) conține 67% cobalt, 27% crom și 4,5% molibden, dar nu conține carbon și nichel. Acest lucru îmbunătățește semnificativ caracteristicile plastice și reduce duritatea.

KH-Dent CB aspirator (Bondy) are următoarea compoziție: 66,5% cobalt, 27% crom, 5% molibden. Aliajul are o combinație bună de proprietăți de turnare și mecanice.

3. NH-Dents

COMPOZIȚIE: nichel - 60-65%; crom - 23-26%; molibden - 6-11%; siliciu - 1,5-2%; nu contin carbon.

Aliaje NH-Dent pe bază de nichel-crom

APLICAȚIE: pentru calitate coroane metalo-ceramice iar podurile mici au duritate și rezistență ridicate. Cadrele pentru proteze pot fi ușor șlefuite și lustruite.

PROPRIETĂȚI: aliajele au proprietăți bune de turnare și conțin aditivi de rafinare, ceea ce permite nu numai obținerea unui produs de înaltă calitate la turnarea în mașini de topire prin inducție de înaltă frecvență, dar și reutilizarea până la 30% din porți în topituri noi. Există mai multe tipuri de acest aliaj: NL, NS, NH.

HX-Dent NS aspirator (moale) - conține nichel - 62%, crom - 25% și molibden - 10%. Are stabilitate dimensională ridicată și contracție minimă, ceea ce face posibilă turnarea podurilor lungi într-o singură etapă.

HX-Dent NL aspirator (lichid) - conține 61% nichel, 25% crom și 9,5% molibden. Acest aliaj are proprietăți bune de turnare, făcând posibilă obținerea de piese turnate cu pereți subțiri, ajurati.

4.Dentans

PROPRIETATI: Aliajele de tip Dentan sunt dezvoltate pentru a inlocui otelurile inoxidabile turnate. Au o ductilitate și o rezistență la coroziune semnificativ mai mare datorită faptului că conțin de aproape 3 ori mai mult nichel și cu 5% mai mult crom. Aliajele au proprietăți bune de turnare - contracție scăzută și fluiditate bună. Foarte maleabil la prelucrare.

APLICAȚIE: utilizat pentru producția de coroane turnate simple, coroane turnate cu căptușeală din plastic. Există mai multe tipuri de acest aliaj: DL, D, DS, DM.

Dentan D conține 52% fier, 21% nichel, 23% crom. Are o ductilitate ridicată și rezistență la coroziune, are o contracție scăzută și o fluiditate bună.

Dentan DM conține 44% fier, 27% nichel, 23% crom și 2% molibden. Molibdenul a fost introdus suplimentar în aliaj, ceea ce a crescut rezistența acestuia în comparație cu aliajele anterioare, când se compară același nivel de prelucrabilitate, fluiditate și alte proprietăți tehnologice.

Pentru unele aliaje de nichel-crom, prezența unei pelicule de oxid poate avea un efect negativ, deoarece la temperaturi ridicate de ardere, oxizii de nichel și crom se dizolvă în porțelan, colorându-l. O creștere a cantității de oxid de crom din porțelan duce la o scădere a coeficientului său de dilatare termică, ceea ce poate determina desprinderea ceramicii de metal.

Aliaje de titan

PROPRIETĂȚI: aliajele de titan au proprietăți tehnologice și fizico-mecanice înalte, precum și inerție biologică. Punctul de topire al aliajului de titan este 1640C. Produsele fabricate din titan sunt absolut inerte față de țesuturile bucale, absență completă efecte toxice, termoizolante și alergice, grosime mică și greutate cu suficientă rigiditate a bazei datorită rezistenței specifice ridicate a titanului, precizie ridicată în reproducerea celor mai mici detalii ale reliefului patului protetic.

Foaie VT-100- folosit la fabricarea coroanelor stantate (grosime 0,14-0,28mm), a bazelor stantate (0,35-0,4mm) a protezelor amovibile.

VT-5L - turnat - folosit pentru fabricarea coroanelor turnate, podurilor, ramelor de proteze cu atelă, baze metalice turnate.

Introducere

Stomatologia de astăzi nu stă pe loc. Aproape în fiecare lună auzim despre noi tehnici, echipamente, materiale etc. Desigur, nu toate inovațiile rezonează cu profesioniștii. Dar, există un material care și-a ocupat serios și de mult timp nișa în stomatologie, care, datorită calităților sale, s-a dovedit cu brio. Și numele acestui material este titan.

Gama de utilizări pentru titan este în continuă extindere. Astăzi este folosit atât în ​​protetica amovibilă, cât și în cea neamovibilă, implantologie, ortodonție etc.

În prezent, producția de dinți din titan a fost deja stăpânită, iar studiile au arătat că titanul nu este inferior metalelor prețioase în ceea ce privește rezistența la coroziune în cavitatea bucală. Și aceasta nu este limita. Nu ar fi exagerat să spunem că nu mai există nicio direcție în stomatologie unde este loc pentru titan.

În ceea ce privește aplicarea, introducerea aliajelor de titan nu s-a limitat la stomatologie. Titanul este utilizat pe scară largă în toate domeniile medicinei fără excepție, ca să nu mai vorbim de industrie. Dacă vorbim despre titan, atunci ne vin imediat în minte o serie întreagă de avantaje, care în totalitatea lor sunt unice pentru acesta. Indiferența biologică, lipsa proprietăților de magnetizare, greutatea specifică scăzută, rezistența ridicată, rezistența la coroziune în multe medii agresive și disponibilitatea au făcut din titan un material aproape universal și necesar. Și aceasta este doar o mică parte din avantajele pe care aliajele de titan le pot oferi.

Acest proiect de absolvire va dezvălui toate fațetele acestui material revoluționar. Prin prisma profesiei de tehnician dentar, proprietățile titanului și aliajele sale, metodele de producere a acestora, nuanțele de prelucrare a aliajelor de titan, erorile care apar atunci când se lucrează cu acesta și multe altele vor fi examinate cu atenție. Se va acorda atenție celor mai recente progrese în știință și tehnologie. Vor fi examinate în detaliu atât aliajele de titan de lungă durată, care sunt utilizate pe scară largă în întreaga lume, cât și cele mai recente evoluții în acest domeniu. Și, desigur, nu putem ignora metodele de prelucrare precum măcinarea, șlefuirea aliajelor de titan etc.

Relevanța cercetării

Alegerea materialului pentru o proteză este una dintre etapele importante ale planificării protezei, deoarece proprietățile viitoare ale protezei vor depinde de material. În prezent, încearcă să combine două chei și proprietăți importanteși materiale dentare – bioinertitate și estetică. Unul dintre materialele de prima calitate este titanul. Utilizarea titanului în combinație cu placarea cu mase ceramice ne permite să rezolvăm a doua problemă. În acest fel, ambele probleme sunt rezolvate - bioinertitatea și estetica. Dar în literatura modernă și chiar și atunci când predați în instituțiile de învățământ, nuanțele lucrului cu titan sunt slab acoperite. Prin urmare, este necesar să studiem în detaliu literatura despre titan, să o rezumam, să o sistematizăm și să o rezumam în acest proiect de teză pentru a facilita studiul acestei teme de către tehnicienii dentari în viitor.

Subiect de studiu

Titan pentru fabricarea protezelor dentare

Obiect de studiu

Tehnologia de prelucrare a titanului

Scopul studiului

Studiul tehnologiilor de fabricare a protezelor din titan în stomatologie

Obiectivele cercetării

1. Studierea literaturii pe această temă;
2. Studiul proprietăților titanului utilizat în stomatologie;
3. Studierea tehnologiilor de prelucrare a acestuia;
4. Comparația tehnologiilor de prelucrare a titanului.

Ipoteză

Studierea acestui material vă va permite să identificați pozitiv și laturile negative diverse tehnologii de prelucrare a titanului și identificați cele mai bune dintre ele, care pot îmbunătăți și mai mult calitatea protezelor.

Metode de cercetare

Studiul literaturii interne și străine, analiză comparativă, sistematizare.

Capitolul 1. Caracteristici ale titanului și dificultăți la lucrul cu acesta

1.1. Avantajele titanului

În sistemul periodic D.I. Titanul Mendeleev are numărul 22 (Ti). În exterior, titanul este similar cu oțelul (Fig. 1).

Fig.1. Implanturi de titanși bonturi.

Aliajele de titan au proprietăți tehnologice și fizico-mecanice înalte, precum și bioinerte.

Aliajele de titan structurale și de înaltă rezistență sunt soluții solide, ceea ce le permite să ofere un echilibru optim între caracteristicile de rezistență și ductilitate.

Titanul poros și nichelida de titan, care are memorie de formă, au fost folosite ca materiale pentru implanturi.

În literatura străină, există un punct de vedere conform căruia titanul și aliajele sale sunt o alternativă la aur. La contactul cu aerul are loc pasivizarea, adică. Pe suprafața de titan se formează un strat subțire inert de oxid. Celelalte avantaje includ conductivitatea termică scăzută și capacitatea de a se combina cu cimenturi compozite și porțelan. Dezavantajul este dificultatea de a obtine o turnare (titanul pur se topeste la 1668°C si reactioneaza cu compusii traditionali de turnare si oxigenul). În consecință, trebuie turnat și lipit în dispozitive speciale într-un mediu fără oxigen. Sunt dezvoltate aliaje de titan și nichel care pot fi turnate folosind metoda tradițională (un astfel de aliaj eliberează foarte puțini ioni de nichel și se leagă bine de porțelan). Noile metode de creare a protezelor fixe (în primul rând coroane și punți) folosind tehnologia CAD/CAM elimină imediat toate problemele de turnare.

Proteza coroanei dintelui ocupă un loc de frunte în clinica de stomatologie ortopedică și este utilizată în toate perioadele de formare și dezvoltare a aparatului masticator, începând de la pruncie si pana la in varsta. Un loc special în ortopedie îl ocupă coroanele de titan, care se disting prin următoarele caracteristici:

• Inerție biologică;
• Ușurința de îndepărtare a coroanei;
• Conductivitate termică scăzută în comparație cu alte metale și aliaje;
• Greutate specifică scăzută, ceea ce face protezele ușoare;
• Au elasticitate ridicată;
• Rezistență la abraziune mai mică decât oțelul inoxidabil pentru protezele dinților primari.

Când menționăm importanța utilizării coroanelor din titan, ar trebui să ne concentrăm asupra acestui lucru boala dentarațesuturi dentare dure, cum ar fi aplazia și hipoplazia smalțului. Aceste defecte sunt malformații ale țesuturilor dure ale dintelui și apar ca urmare a tulburărilor metabolismului mineral și proteic din corpul fătului sau al copilului. Subdezvoltarea smalțului este un proces ireversibil și rămâne pe toată durata vieții. Prin urmare, prezența acestor boli este o indicație absolută pentru utilizarea coroanelor de titan cu pereți subțiri.

În ceea ce privește protezele amovibile, protezele cu baze de titan în foaie subțire de 0,3-0,7 mm grosime prezintă următoarele avantaje principale față de protezele cu baze din alte materiale:

• inerție absolută față de țesuturile bucale, care elimină complet posibilitatea unei reacții alergice la nichel și crom, care fac parte din bazele metalice din alte aliaje;
• absența completă a efectelor toxice, termoizolante și alergice tipice bazelor din plastic;
• grosime mică și greutate cu o rigiditate suficientă a bazei datorită rezistenței specifice ridicate a titanului;
• acuratețe ridicată a reproducerii celor mai mici detalii ale reliefului patului protetic, de neatins pentru bazele din plastic și turnate din alte metale;
• ușurare semnificativă în adaptarea pacientului la proteză;
• menținerea unei bune dicție și percepție a gustului alimentelor.

1.2. Caracteristicile titanului și dificultățile de lucru cu acesta

Titan (titan) Ti - element din grupa IV a perioadei a 4-a a sistemului periodic al lui D.I. Mendeleev, număr de serie 22, masa atomică 47,90. Obținut în formă pură abia în 1925. Principalele materii prime sunt mineralele rutil TiO2, ilmenita FeTiO3 etc. Titanul este un metal refractar.

Titanul se obține prin reducerea dioxidului de titan cu calciu metal, hidrură de calciu, reducerea tetraclorurii de titan cu sodiu topit, magneziu metalic. Titanul este un material promițător pentru aviație, industria chimică și de construcții navale și pentru medicină. În cele mai multe cazuri, titanul este utilizat sub formă de aliaje cu aluminiu, molibden, vanadiu, mangan și alte metale.

Tabelul 1.

Proprietăți comparative ale diferitelor aliaje.

Proprietăți				Aliaj argint-paladiu	Oţel inoxidabil
Densitate (g/cm³)
Duritate (HB) MPa
Rezistența MPa (N/mm 2), Rm
Modulul de elasticitate, GPa
Punct de topire (°C)
Conductivitate termică W/(m K)
KTR (α 10 –6 °C –1)

Se știe că unele elemente chimice pot exista sub forma a două sau mai multe substanțe simple care diferă ca structură și proprietăți. De obicei, o substanță trece de la o modificare alotropică la alta la o temperatură constantă. Titan are două astfel de modificări. Modificarea α a titanului există la temperaturi de până la 882,5 °C. Modificarea β la temperatură înaltă poate fi stabilă de la 882,5 °C până la punctul de topire.

Elementele de aliere conferă aliajului de titan proprietăți diferite. Pentru aceasta se folosesc aluminiu, molibden, mangan, crom, cupru, fier, staniu, zirconiu, siliciu, nichel și altele.

Aditivii de aliere se comportă diferit în diferitele modificări alotropice ale titanului. Ele modifică, de asemenea, temperatura la care are loc tranziția α/β. Astfel, o creștere a concentrației de aluminiu, oxigen și azot într-un aliaj de titan crește această valoare a temperaturii. Gama de existență a modificării α se extinde. Și aceste elemente sunt numite α-stabilizatori.

Staniul și zirconiul nu modifică temperatura transformărilor α/β. Prin urmare, sunt considerați întăritori neutri de titan.

Toți ceilalți aditivi de aliaj pentru aliajele de titan sunt considerați β-stabilizatori. Solubilitatea lor în modificările de titan depinde de temperatură. Și acest lucru face posibilă creșterea rezistenței aliajelor de titan cu acești aditivi prin întărire și îmbătrânire. Folosind tipuri diferite se obțin aditivi de aliere, aliaje de titan cu o mare varietate de proprietăți.

Pentru a crea coroane turnate, punți, rame arcuite (închizătură), proteze cu atele, baze metalice turnate, se folosește titan turnat VT-5L. Punctul de topire al aliajului de titan este de 1640°C.

Aliajul VT5 (VT5L) este aliat numai cu aluminiu. Aluminiul este unul dintre cele mai comune elemente de aliere din aliajele de titan. Acest lucru se datorează următoarelor avantaje ale aluminiului față de alte componente de aliere:

1. aluminiul este larg răspândit în natură, disponibil și relativ ieftin;
2. densitatea aluminiului este semnificativ mai mică decât densitatea titanului și, prin urmare, introducerea aluminiului crește rezistența lor specifică;
3. odată cu creșterea conținutului de aluminiu, crește rezistența la căldură și rezistența la fluaj a aliajelor de titan;
4. aluminiul mărește modulele elastice;
5. Pe măsură ce conținutul de aluminiu din aliaje crește, tendința lor de fragilizare cu hidrogen scade. Aliajul VT5 diferă de titanul tehnic prin rezistență mai mare și rezistență la căldură. În același timp, aluminiul reduce semnificativ ductilitatea tehnologică a titanului. Aliajul VT5 este deformat în stare fierbinte: forjat, laminat, ștanțat. Cu toate acestea, preferă să-l folosească nu în stare deformată, ci sub formă de turnare modelată (în acest caz i se dă marca VT5L).

Titan VT-6 este utilizat pentru implantare. Aliajele de tip VT6 (Ti-6A1-4V) (α + β) clasa sunt printre cele mai comune aliaje de titan în alte domenii.

Acest utilizare largă a acestui aliaj se explică prin alierea cu succes. Aluminiul din aliaje ale sistemului Ti-Al-V mărește rezistența și proprietățile rezistente la căldură, iar vanadiul este unul dintre acele puține elemente de aliere din titan care mărește nu numai proprietățile de rezistență, ci și ductilitatea.

Alături de rezistența specifică ridicată, aliajele de acest tip au o sensibilitate mai mică la hidrogen în comparație cu aliajele OT4 și OT4-1, susceptibilitate scăzută la coroziunea sărurilor și o bună fabricabilitate.

Aliajele de tip VT6 sunt utilizate în stări recoapte și întărite termic. Recoacere dublă îmbunătățește, de asemenea, duritatea la rupere și rezistența la coroziune.

Placa de titan de gradul VT1-00 este utilizată pentru coroane ștanțate (grosime 0,14-0,28 mm), baze ștanțate (0,35-0,4 mm) de proteze detașabile, rame de proteze din titan-ceramice, implanturi de diferite modele.

Industria metalurgică furnizează semifabricate din titan tehnic de două clase VT1-00 și VT1-0, care diferă prin conținutul de impurități (oxigen, azot, carbon, fier, siliciu etc.). Acestea sunt materiale cu rezistență scăzută, iar titanul VT1-00, care conține mai puține impurități, se caracterizează printr-o rezistență mai mică și o ductilitate mai mare. Principalul avantaj al aliajelor de titan VT1-00 și VT1-0 este ductilitatea lor tehnologică ridicată, care face chiar posibilă producerea foliei din acestea.

Proprietățile de rezistență ale titanului pot fi crescute prin întărire la rece, dar în același timp proprietățile plastice sunt mult reduse. Scăderea caracteristicilor de ductilitate este mai pronunțată decât creșterea caracteristicilor de rezistență, astfel încât întărirea la rece nu este cea mai bună modalitate de a îmbunătăți proprietățile complexe ale titanului. Dezavantajele titanului includ o mare tendință la fragilizarea cu hidrogen și, prin urmare, conținutul de hidrogen nu trebuie să depășească 0,008% în titanul VT1-00 și 0,01% în VT1-0.

1.3. Caracteristici ale prelucrării titanului (slefuire și lustruire)

Proprietățile fizice, fazele de oxidare și modificările rețelei trebuie luate în considerare la prelucrarea titanului. Prelucrare corectă poate fi produs cu succes numai cu freze speciale pentru titan, cu crestătură specială în formă de cruce (Fig. 2). Un unghi redus al suprafeței de lucru, care face posibilă îndepărtarea optimă a metalului destul de moale, asigurând în același timp o bună răcire a sculei. Prelucrarea titanului trebuie făcută fără a aplica o presiune puternică asupra unealtei.

Fig.2.

Frezele din titan trebuie depozitate separat de alte unelte. Acestea trebuie curățate în mod regulat cu un jet de abur și perii din fibră de sticlă pentru a îndepărta orice așchii de titan rămas, care se depun destul de ferm.

Dacă folosiți o unealtă greșită sau aplicați o presiune puternică, este posibilă supraîncălzirea locală a metalului, însoțită de formarea puternică de oxizi și o schimbare a rețelei cristaline. Vizual, apare o schimbare de culoare pe obiectul prelucrat și suprafața devine puțin mai aspră. În aceste locuri nu va exista aderența necesară la ceramică (posibilitatea de fisuri și așchii); dacă acestea nu sunt zone de furniruit, atunci prelucrarea și lustruirea ulterioară nu vor îndeplini cerințele.

La prelucrarea titanului, utilizarea diferitelor discuri și pietre de carborundum, sau capete de diamant, contaminează foarte mult suprafața titanului, ceea ce duce ulterior și la fisuri și așchii în ceramică. Prin urmare, utilizarea instrumentelor de mai sus este potrivită numai pentru prelucrarea, de exemplu, a ramelor de proteze cu închidere, iar utilizarea capetelor de diamant trebuie evitată complet. Slefuirea și lustruirea ulterioară a zonelor expuse de titan este posibilă numai cu vârfuri de cauciuc de șlefuire adaptate la titan și paste de lustruit. Multe companii implicate în producția de scule rotative produc în prezent o gamă largă de freze și capete de șlefuit din cauciuc pentru titan.

Parametri de procesare potriviți pentru titan:

• Viteză mică de rotație a vârfului – max. 15.000 rpm;
• Presiune scăzută asupra unealtă;
• Prelucrare în loturi;
• Procesarea cadrelor într-o singură direcție;
• Evitați colțurile ascuțite și suprapunerile metalice;
• Când șlefuiți și lustruiți, utilizați numai vârfuri de cauciuc de șlefuit și paste de lustruit adecvate;
• Curățarea periodică a tăietorilor cu jet de abur și perie din fibră de sticlă.

Sablare, înainte de aplicarea stratului de lipire pentru acoperirea ceramică, precum și pentru placarea cu materiale compozite, trebuie să respecte următoarele cerințe:

• Numai oxid de aluminiu pur, de unică folosință;
• Dimensiunea maximă a granulelor de nisip este de 150 µm, optim 110–125 µm;
• Presiunea maximă a creionului este de 2 bar;
• Direcția curgerii nisipului este în unghi drept față de suprafață.

După prelucrare, este necesar să lăsați obiectul tratat să fie pasivizat timp de 5-10 minute, iar apoi să curățați suprafața cu abur.

Arderea cu oxid sau proceduri similare sunt complet excluse atunci când se lucrează cu titan. Utilizarea acizilor sau a gravării este, de asemenea, complet exclusă.

1.4.Concluzii asupra primului capitol

Pe baza materialului prezentat mai sus, putem concluziona că aliajele de titan au un număr semnificativ de proprietăți foarte importante care sunt indispensabile în protezarea dentară. Principalele sunt bioinertitatea, rezistența la coroziune, rezistența și duritatea cu greutate specifică scăzută. Cu toate acestea, obținerea titanului este considerată un proces costisitor, dar deoarece cantitatea utilizată la fabricarea protezei este mică, acest lucru nu afectează foarte mult costul. Dar datorită faptului că tehnologia de producere a protezelor din titan este mai scumpă, protezele din titan sunt mai scumpe decât CHS sau oțelul inoxidabil.

De asemenea, până de curând, prelucrarea titanului a cauzat probleme, dar apariția și răspândirea uneltelor speciale a făcut aplicatii posibile aliaje de titan în stomatologie. Proprietățile pozitive ale titanului erau cunoscute înainte, dar procesarea îndelungată și costisitoare a fost chiar obstacolul în calea introducerii lui în practica stomatologică.

În ciuda cerințelor specifice care lipsesc la prelucrarea altor metale și a caracteristicilor instrumentelor, o listă întreagă calități pozitive titanul a condus totuși la îmbunătățirea proceselor de lucru cu acesta. Proprietățile chimice ale titanului, pe de o parte, deschid noi oportunități pentru tehnicienii dentari, dar, pe de altă parte, necesită o aderență mai atentă la tehnologia de procesare și luarea în considerare a tuturor caracteristicilor.

capitolul 2

2.1.Ștanțarea titanului

Ștanțarea (ștanțarea) este procesul de deformare plastică a unui material cu modificarea formei și dimensiunii corpului. Metalele sunt ștanțate în stomatologie.

Trebuie remarcat faptul că coroanele din titan ștanțate sunt destul de fenomen rar până în prezent. Tehnologia de fabricare a coroanelor prin ștanțare din titan nu a găsit o utilizare pe scară largă, deoarece titanul este dificil de ștanțat în stare rece. Cu toate acestea, în interiorul studiu general Se va lua în considerare tehnologia de fabricare a coroanelor din titan prin metoda ștanțare.

Coroanele ștanțate din titan au aceleași dezavantaje ca și coroanele ștanțate convenționale și anume:

• Lipsa rezistenței la uzură;
• Prezența unei suprafețe plate de mestecat a dintelui;
• Potrivire insuficient de strânsă pe gâtul dintelui;
• Lipsa esteticii.

Proprietățile coroanelor de titan sunt similare cu aliajele coroanelor de aur mai scumpe.

Procesul de ștanțare din aliaje de titan nu diferă semnificativ de procesul de fabricare a coroanelor convenționale din oțel inoxidabil ștanțat.

La realizarea coroanelor ștanțate, amprentele sunt de obicei luate cu tăvi standard de alginat.

Tehnologia de fabricație a coroanei ștanțate cu titan:

Etapa de laborator de realizare a unei coroane începe cu obținerea unui model. În continuare, dintele este modelat cu ceară de modelat. Prin stratificarea de ceară topită pe suprafața unui dinte de ipsos, obținem o creștere a volumului necesară restabilirii formei anatomice. După modelare, este necesar să tăiați o matriță de ipsos din model. Apoi trebuie să faceți o copie a acesteia din metal cu punct de topire scăzut. Pentru a face acest lucru, trebuie să faceți o matriță de ipsos. Blocul de gips este realizat în două etape. Se îndepărtează matrița de ipsos, iar părțile despicate ale blocului sunt puse împreună, iar metalul cu punct de topire scăzut este topit. La topire, este important să nu supraîncălziți metalul; atunci când este supraîncălzit, unele componente ale aliajului se evaporă și devine mai casant. Și apoi completează formularul. Mucegaiul trebuie să fie bine uscat, deoarece umiditatea, evaporându-se, va face metalul poros.

În total, trebuie să faceți două matrițe metalice. Prima este cea mai precisă pentru ștanțarea finală. Al doilea este pentru pre-ștampilare. După ce faceți o matriță de metal, trebuie să selectați un manșon de titan.

Manșonul ar trebui să ajungă la ecuatorul dintelui și să-l împingă oarecum cu forță. Manșonului recoapt de pe poansoanele unei nicovale dentare speciale i se dă forma aproximativă a viitoarei coroane prin lovituri de ciocan. Și apoi urmează din nou recoacere. În timpul loviturilor de ciocan, au loc modificări în structura metalului, acesta devine mai elastic și mai incet la prelucrări ulterioare, adică se formează întărirea, prin recoacere rețeaua cristalină a metalului este restabilită și metalul devine mai ductil. După aceasta, ei iau zarul care a fost aruncat al doilea, îi pun un manșon și, cu câteva lovituri puternice și precise de ciocan, îl bat în „perna” de plumb. Lead pad este un lingot de plumb moale de diferite dimensiuni.

Este necesar să introduceți matrița cu manșonul până la nivelul ecuatorului coroanei. Plumbul apasă strâns manșonul metalic pe matriță. Se scoate matrița cu manșon din plumb și se evaluează calitatea ștanțarii preliminare. Nu ar trebui să existe pliuri sau crăpături pe mânecă. Ștanțarea finală se realizează într-o presă, fie manuală, fie hidraulică mecanizată. Există o singură semnificație - la baza presei există un șanț umplut cu cauciuc nevulcanizat. Ștampila este introdusă în cuvă în cauciuc și tija de presare, sub influența forței unui volant filat sau a hidraulicii, apasă pe cauciuc, acesta din urmă transmite presiune asupra manșonului, care la rândul său, sub presiune, este strâns. apăsat pe ștampila metalică.

Este de remarcat faptul că titanul la rece este extrem de greu de ștanțat. În timpul deformării la cald și, în special, la temperaturi de 900°C și peste, când se dezvoltă procese de înmuiere, titanul și aliajele de titan au o ductilitate destul de ridicată. Aliajele de titan sunt folosite pentru forjare și ștanțare la cald pentru a produce produse cu forme geometrice complexe, care includ dinți.

Ductilitatea titanului și aliajelor de titan scade brusc în prezența unui strat alfa la suprafață. Stratul alfinit este o soluție solidă de oxigen în titan. Un metal care are un strat alfa este extrem de sensibil în timpul forjarii și ștanțarii la cald la modificările stării de efort-deformare odată cu creșterea tensiunilor și a tensiunilor de tracțiune. Deoarece practic toate metodele de forjare și ștanțare implică tensiuni de tracțiune și deformații, formarea unui strat alfa trebuie evitată la încălzirea titanului și aliajelor de titan pentru prelucrarea la cald. Acest lucru se realizează prin încălzire pentru forjare și ștanțare în cuptoare de încălzire cu atmosferă neutră sau neoxidantă. Cel mai potrivit mediu pentru încălzirea titanului și aliajelor de titan este argonul.

2.2.Metoda de injectare

Reactivitatea ridicată a titanului și punctul său de topire ridicat necesită o instalație specială de turnare și un material de investiție. În prezent există pe piață mai multe sisteme care permit turnarea titanului.

Un exemplu sunt instalațiile de turnătorie Autocast, care se bazează pe principiul topirii titanului într-o atmosferă protectoare de argon pe un creuzet de cupru folosind un arc voltaic, la fel cum buretele de titan este topit în industrie pentru a produce titan pur. Metalul este turnat în cuvă folosind un vid în camera de turnare și presiune mare de argon în camera de topire - în timp ce creuzetul se răsturnează.

Aspectul și principiul modului în care funcționează instalația este prezentat în Figura 3.

Fig.3.

La începutul procesului, ambele camere, camera de topire (sus) și camera de turnătorie (de jos), sunt purjate cu argon, apoi un amestec de aer și argon este evacuat din ambele camere, după care camera de topire este umplută cu argon și se formează un vid în camera de turnare. Arcul voltaic este pornit și începe procesul de topire a titanului. După un anumit timp, creuzetul de topire se răstoarnă brusc și metalul este aspirat în matrița aflată în vid; greutatea proprie, precum și presiunea în creștere a argonului în acest moment, contribuie, de asemenea, la umplerea acesteia a matriței de injecție. . Acest principiu face posibilă obținerea unor piese turnate bune și dense din titan pur.

Următoarea componentă a sistemului de turnare este materialul de investiție. Deoarece reactivitatea titanului în stare topită este foarte mare, este nevoie de compuși speciali de investiții, care sunt fabricați pe bază de oxizi de aluminiu și magnezie, care, la rândul lor, fac posibilă reducerea stratului de reacție al titanului la minimum.

Crearea corectă a sistemului de porți, precum și locația corectă în șanț, joacă un rol uriaș și se realizează strict conform regulilor propuse de producătorul echipamentului de turnătorie. Pentru coroane și punți, este permisă utilizarea numai a unui con de turnare special, care să permită direcționarea optimă a metalului către obiectul turnat. Înălțimea canalului de alimentare de la con la grinda de alimentare este de 10 mm cu un diametru de 4-5 mm. Diametrul fasciculului de alimentare este de 4 mm.

Canalele de acces subacvatice către obiectul turnat au un diametru de 3 mm și o înălțime de cel mult 3 mm. Foarte important: canalele subacvatice nu trebuie amplasate vizavi de canalul de intrare (Fig. 4), altfel posibilitatea apariției porilor de gaz este foarte mare.

Fig.4.

Toate conexiunile trebuie să fie foarte netede, fără colțuri ascuțite etc. pentru a minimiza turbulențele care apar în timpul turnării metalului, ceea ce duce la formarea porilor de gaz. Sistemul de gating pentru protezele cu clasp, si in special pentru bazele solide ale protezelor complete amovibile, este, de asemenea, diferit de sistemele de gating pe care le folosim pentru turnarea protezelor clasp din aliaje de crom-cobalt.

Pentru aplicațiile dentare, trecerea titanului la o temperatură de 882,5 °C de la o stare cristalină la alta este foarte importantă. Titanul se transformă la această temperatură din α-titan cu o rețea cristalină hexagonală la β-titan cu o rețea cubică. Ceea ce presupune aceasta nu este doar o modificare a parametrilor săi fizici, ci și o creștere a volumului cu 17%.

Din acest motiv, este necesar să se folosească și ceramică specială, a cărei temperatură de ardere trebuie să fie sub 880 °C.

Titanul are o tendință foarte puternică la temperatura camerei cu oxigenul atmosferic de a forma instantaneu un strat protector subțire de oxid, care îl protejează în viitor de coroziune și face ca titanul să fie bine tolerat de către organism. Acesta este așa-numitul strat pasiv.

Stratul pasiv are capacitatea de a se regenera singur. Acest strat, la diferite etape de lucru cu titanul, trebuie garantat. După sablare, înainte de curățarea cadrului cu abur, este necesar să se lase cadru să se passive cel puțin 5 minute. O proteză proaspăt lustruită trebuie pasivată pentru cel puțin 10-15 minute, altfel nu există garanția unei străluciri bune a lucrării finite.

2.3.Turnare superplastică

Timp de 15 ani, turnarea cu titan pentru proteze a fost promovată în Japonia, SUA și Germania și, mai recent, în Rusia. Dezvoltat tipuri diferite echipamente pentru turnare centrifuga sau in vid, controlul calitatii cu raze X a pieselor turnate, materiale speciale refractare.

Metodele enumerate mai sus sunt foarte complexe din punct de vedere tehnologic și costisitoare. O cale de ieșire din această situație poate fi turnarea superplastică. Esența superplasticității este că, la o anumită temperatură, un metal cu granulație ultra-fină se comportă ca o rășină încălzită, adică se poate alungi cu sute și mii de procente sub influența sarcinilor foarte mici, ceea ce face posibilă produce piese cu pereți subțiri de forme complexe dintr-o foaie de aliaj de titan. Acest fenomen și procesul constă în faptul că un semifabricat de tablă superplastic este presat pe o matrice și sub influența unei mici presiuni de gaz (maxim 7–8 atm) este deformat superplastic, luând o formă foarte precisă a cavității matricei. într-o singură operație.

Să luăm în considerare utilizarea metodei de turnare sferă-plastic folosind exemplul de fabricare a unei proteze lamelare detașabile. Protezele dentare realizate prin turnare superplastica au avantaje semnificative. Principalele sunt ușurința (greutatea ușoară) în comparație cu protezele din aliaje cobalt-crom sau nichel-crom, precum și rezistența și rezistența ridicate la coroziune. Simplitatea suficientă a fabricării protezei o face indispensabilă pentru producția de masă în stomatologia ortopedică.

Etapele clinice inițiale ale fabricării unei proteze complete amovibile cu bază de titan nu diferă de cele tradiționale în fabricarea protezelor dentare din plastic. Aceasta include o examinare clinică a pacienților, obținerea de modele anatomice, realizarea unei tăvi individuale, obținerea unui model funcțional și realizarea unui model de înaltă rezistență din supergips.

Un model din supergips cu o creastă alveolară preizolata cu ceară de agrafă este duplicat într-o masă rezistentă la foc. Modelele ignifuge sunt plasate într-o cușcă metalică din aliaj rezistent la căldură, care are decupaje speciale, a căror dimensiune și formă vă permit să plasați în el un model al maxilarului superior al oricărui pacient.

Deasupra modelelor ceramice este plasată o foaie de aliaj de titan de 1 mm grosime. Placa semifabricată este prinsă între cele două jumătăți ale matriței. Semi-matrițele formează o cameră etanșă, împărțită de o foaie în două părți, fiecare dintre ele având un canal de comunicare cu sistemul de gaz și poate fi independent fie evacuată, fie umplută cu un gaz inert sub o anumită presiune (Fig. 5).

Fig.5.

Jumătățile matriței sigilate sunt încălzite și creează o diferență de presiune. Sub foaie se creează un vid de 0,7-7,0 Pa. O foaie de aliaj de titan se îndoaie spre semi-multa evacuată și este „suflat” în modelul ceramic aflat în ea, potrivindu-i relieful. În această perioadă, presiunea este menținută conform unui anumit program. La sfârșitul acestui program, jumătățile de matriță se răcesc.

După aceasta, presiunea din ambele jumătăți este egalată la normal și piesa de prelucrat este îndepărtată din matriță. Bazele profilului necesar sunt tăiate de-a lungul conturului, de exemplu, cu un fascicul laser, marginea este șlefuită pe o roată abrazivă, scara este îndepărtată, benzile de reținere sunt tăiate cu un disc abraziv în partea în formă de șa a bazei pentru mijlocul procesului alveolar şi electrolustruit după metoda dezvoltată.

Limitatorul din plastic se formează la diferite niveluri ale bazei de titan de la suprafețele palatinale și bucale sub vârful crestei alveolare cu 3-4 mm, folosind frezare chimică. Măcinarea chimică este, de asemenea, efectuată de-a lungul liniei „A” pentru a crea o zonă de reținere la fixarea plasticului de bază. Prezența plasticului de-a lungul liniei „A” este necesară pentru corectarea ulterioară a zonei supapei.

În clinică, medicul determină relația centrală a maxilarelor folosind metode tradiționale. Montarea dinților și montarea în cavitatea bucală nu diferă de operațiuni similare în fabricarea protezelor dentare simple amovibile. În plus, în laborator, ceara este înlocuită cu plastic și lustruită. În acest moment, producția unei proteze detașabile cu bază de titan este finalizată (Fig. 6).

Fig.6.

Pentru turnarea superplasticului în Rusia, se folosesc adesea tehnologia casnică, instalația casnică (instalație și tehnică patentată originală rusă) și semifabricate domestice din aliaj VT 14 domestic.

Este sigur să spunem că turnarea superplastică a aliajelor de titan are perspective excelente de dezvoltare ulterioară, deoarece combină durabilitatea ridicată, bioinerția și estetica.

2.4. Frezare pe computer (CAD/CAM)

CAD/CAM este un acronim care înseamnă proiectare/proiectare asistată de computer și fabricație asistată de computer, care se traduce literal prin „proiectare și producție asistate de computer”. Semnificația este automatizarea producției și sistemele de proiectare și dezvoltare asistate de computer.

Odată cu dezvoltarea tehnologiei, protetica dentară a evoluat și de pe vremea Omului de Bronz, când dinții artificiali erau legați cu sârmă de aur de dinții vecini, până la omul modern, care utilizează tehnologia CAD/CAM. La momentul apariției tehnologiei CAD/CAM, tehnologia este lipsită de toate dezavantajele inerente tehnologiilor de turnare, de exemplu, contracția, deformarea, inclusiv la îndepărtarea coroanelor turnate, a podurilor sau a ramelor acestora. Nu există pericol de încălcare a tehnologiei, de exemplu, supraîncălzirea metalului în timpul turnării sau reutilizarea porților, ceea ce duce la o modificare a compoziției aliajului. Nu există contracție a cadrului după aplicarea placajului ceramic, nicio deformare posibilă la îndepărtarea capacelor de ceară de pe modelul de ipsos, porii și cavitățile în timpul turnării, zonele nevărsate etc. Principalul dezavantaj al tehnologiei CAD/CAM este costul ridicat, care nu permite introducerea pe scară largă a acestei tehnologii în stomatologia ortopedică. Deși, în mod corect, este de remarcat faptul că aproape în fiecare an apar instalații din ce în ce mai ieftine. Tehnologia originală CAD/CAM a fost un computer cu software-ul necesar, care producea modelarea tridimensională a unei proteze fixe, urmată de frezarea computerizată cu o precizie de 0,8 microni dintr-un bloc solid de metal sau ceramică. Figura 7 prezintă o configurație CAD/CAM modernă.

Fig.7.

Folosind CAD/CAM puteți produce:

• coroane simple și punți de întindere mică și mare;
• coroane telescopice;
• bonturi personalizate pentru implanturi;
• recreați forma anatomică completă pentru modelele de ceramică de presare aplicate pe cadru (suprapresare);
• creați coroane temporare în profil complet și diverse modele de turnare.

În prezent, dacă considerăm CAD/CAM ca o instalație de prelucrare a aliajelor de titan, atunci producția de bonturi individuale a devenit foarte răspândită (având în vedere costul relativ scăzut). Aspectul unor astfel de bonturi este prezentat în Figura 8.

Fig.8.

Mai jos este un exemplu de algoritm al unui tehnician dentar care utilizează o instalație CAD/CAM. Este destul de versatil. Și dacă vorbim direct despre titan, atunci acest algoritm va fi aproximativ același.

Descrierea muncii folosind tehnologii moderne CAD/CAM:

Pasul 1: Cast. Model din ipsos. Prelevarea unei amprente a cavității bucale se realizează exact în același mod ca și pentru metode tradiționale Proteze dentare. Din distribuția rezultată, a model de ipsos fălcile pacientului.

Pasul 2: Scanați. Scopul principal al acestui pas este obținerea de date digitale pe baza cărora se vor construi modele electronice tridimensionale ale produselor necesare (coroane, proteze dentare, punți etc.). Datele digitizate sunt salvate în format STL. Rezultatul scanării și baza lucrării este un model geometric tridimensional de computer (sub forma unui fișier STL) al zonei cavității bucale pe care se plănuiește instalarea protezei. Scanerul Nobel este prezentat în Figura 9.

Fig.9.

Pasul 3: Modelare tridimensională (3D). Fișierul STL obținut la pasul 2 este importat în sistemul CAD. Este destinat creării de modele computerizate de coroane, proteze dentare, punți etc. cu transferul lor ulterior în sistemul CAM pentru programarea prelucrărilor pe o mașină CNC. Sistemul a fost conceput special pentru tehnicieni, folosind o terminologie adecvată și o interfață intuitivă, ușor de utilizat. Programul se adresează utilizatorilor care nu au experiență în utilizarea sistemelor CAD.

La acest pas, tehnicianul dentar trebuie sa selecteze cea mai potrivita forma dentara din baza de date si sa o modifice cu scule la forma dorita. Baza de date furnizată conține un model de coroane pentru fiecare dinte. Utilizați caracteristici intuitive de sculptură pentru a edita geometria. În timpul procesului de modelare, puteți scala modelul computerizat pentru a compensa contracția în timpul procesului de sinterizare și a obține coroana maximă posibilă. dimensiuni exacte. Ca exemplu, Figura 10 prezintă interfața programului pe care a fost modelat un bont individual.

Fig. 10.

Pasul 4: Procesarea programării. După elaborarea geometriei produselor din sistem, datele primite sunt transferate în sistemul CAM. Este destinat programării prelucrării produselor pe mașini CNC. În sistemul CAM, sunt generate trasee de prelucrare, care sunt traduse cu ajutorul unui postprocesor într-un „limbaj” pe care mașina poate înțelege – într-un program de control. Acest program se adresează utilizatorilor fără experiență care nu au experiență cu sistemele CAM și programarea CNC.

Pasul 5: Prelucrarea protezelor dentare pe o mașină CNC. Programele de control rezultate sunt trimise la o mașină CNC. Figura 11 de mai jos prezintă un exemplu de proces de frezare pentru trei bonturi pentru aplicare și două bare pentru proteze.

Fig. 11.

2.5.Imprimare 3D (CAD/CAM)

Datorită evoluției ulterioare a tehnologiei CAD/CAM, frezarea pe computer a fost înlocuită cu tehnologia de imprimare 3D, ceea ce a făcut posibilă reducerea costurilor și a făcut posibilă fabricarea de obiecte de orice formă și complexitate care nu puteau fi produse înainte de niciunul dintre tehnologiile existente. De exemplu, datorită imprimării 3D, este posibil să se producă un obiect solid gol cu ​​orice formă a suprafeței interioare. În ceea ce privește stomatologia ortopedică, este posibilă realizarea unui corp gol al protezei, ceea ce va permite, fără a reduce rezistența structurii, reducerea greutății acesteia.

În plus, imprimantele 3D din stomatologie garantează accelerarea volumelor de producție și acuratețea produselor finite. Imprimantele 3D, cum ar fi mașinile de frezat controlate de computer (CNC), scutesc tehnicienii dentari de un proces care necesită foarte mult timp în munca lor - modelarea manuală a protezelor dentare, coroanelor și a altor produse. Figura 12 prezintă imprimanta 3D X350pro de la compania germană RepRap.

Fig. 12.

Tehnologia CAD în imprimarea 3D nu este diferită de tehnologia CAD în frezarea pe computer și este descrisă în detaliu în capitolul anterior.

Principiul procesului este că pe substrat este aplicat un strat de pulbere metalică cu o grosime microscopică. Apoi sinterizarea, sau mai precis microsudarea, are loc cu un laser în vid de granule microscopice de metal în zonele necesare ale stratului. Sudarea este procesul de transformare a pulberii într-un material solid folosind căldură mare, fără a topi materialul în sine. După aceasta, se aplică un alt strat de pulbere metalică deasupra, iar micro-granulele de metal sunt micro-sudate cu un laser nu numai între ele, ci și pe stratul inferior.

Forma unica a fiecarui dinte este dificil de reprodus cu exactitate folosind lucrarea manuala. Cu toate acestea, imprimantele 3D dentare fac inutile metodele de fabricație complexe și învechite. Mulțumită cele mai noi tehnologii si majoritatea materiale moderne produsele finite sunt produse de câteva ori mai repede decât înainte.

Avantajele imprimării 3D în domeniul stomatologic:

• capacitatea de a fabrica produse cu secțiuni interioare goale, care nu pot fi realizate prin frezare;
• accelerarea semnificativă a producției de produse necesare;
• creșterea volumelor de producție fără personal suplimentar;
• capacitatea de a reutiliza materialul după curățare, ceea ce reduce deșeurile de producție la aproape zero.

2.6.Concluzii asupra celui de-al doilea capitol.

Din toate cele de mai sus se pot trage anumite concluzii. Titanul este cunoscut din cele mai vechi timpuri, dar nu și-a găsit aplicație în stomatologie datorită faptului că de mult timp nu au existat tehnologii pentru prelucrarea lui. În timp, situația a început să se schimbe și astăzi titanul este prelucrat în mai multe moduri fără a compromite estetica restaurărilor finale.

De la apariția titanului în stomatologie și până în prezent, au apărut multe metode de prelucrare a acestuia. Toate au atât dezavantajele lor, cât și avantajele lor. O astfel de diversitate este, în mod firesc, un avantaj incontestabil al titanului, deoarece fiecare laborator, și fiecare tehnician dentar în special, poate alege exact metoda de lucru cu titanul care este mai potrivită în funcție de sarcinile la îndemână.

În urma analizei literaturii de specialitate, am constatat că dintre toate metodele existente sau cunoscute de prelucrare a titanului în stomatologie, cea mai promițătoare și cea mai bună metodă este metoda de imprimare 3D cu titan, deoarece are cel mai mare număr de avantaje și practic niciun dezavantaj.

Concluzie

Din tot materialul discutat mai sus se poate trage o singură concluzie: titanul a dat idei noi și a accelerat semnificativ multe operațiuni. În ciuda istoriei sale mai mult decât modeste, titanul a devenit un material de vârf în stomatologie. Aliajele de titan au aproape toate calitățile necesare în stomatologia ortopedică și anume: bioenergie, rezistență, duritate, rigiditate, durabilitate, rezistență la coroziune, greutate specifică scăzută. În ciuda numeroaselor calități care sunt indispensabile pentru stomatologie, titanul poate fi totuși prelucrat în multe moduri, fără a pierde calitatea produselor finite. Astăzi, avem deja toate instrumentele și echipamentele necesare pentru prelucrarea de înaltă calitate a aliajelor de titan.

După analizarea tuturor metodelor de fabricare a produselor din titan, putem concluziona că cea mai progresivă metodă este imprimarea 3D. În comparație cu alte metode, are o serie de avantaje, cum ar fi simplitatea procesului în sine. Spre deosebire de ștanțarea titanului, imprimarea 3D are o precizie aproape perfectă. Tehnologia de frezare pe computer oferă, de asemenea, precizie ridicată, dar, spre deosebire de imprimarea 3D, nu poate reproduce părțile interioare goale ale unui produs. Și în plus, imprimarea 3D este foarte economică, deoarece practic nu există deșeuri de producție, iar materialul rămas folosit în imprimare poate fi refolosit după curățare. Metoda turnării prin injecție și metoda deformarii plastice necesită echipamente tehnologice complexe. Dar precizia fabricării produselor încă nu poate fi comparată cu imprimarea 3D.

În concluzie, putem concluziona că metoda de imprimare 3D este în prezent cea mai promițătoare, progresivă și rentabilă metodă de lucru cu produse din aliaje de titan în stomatologie.

Bibliografie

1. Revista „Tehnician dentar”. Titanul - un material pentru stomatologia modernă / Alexander Modestov © Medical Press LLC (Nr. 3 (38) 2003) 1997-2015.
2. Ervandyan, A.G. Tehnologii CAD/CAM în stomatologia ortopedică [Resursa electronică] / Harutyun Geghamovich Ervandyan, 10/4/2015. – Mod de acces: https://www.. – Cap. de pe ecran.
3. Trezubov, V.N. Stomatologie ortopedică. Știința materialelor aplicate / V.N. Trezubov, L.M. Mișnev, E.N. Zhulev. – M.: 2008. – 473 p.
4. sgma [Resursa electronica] „Tehnologii CAD/CAM: vesti bune pentru laboratoarele dentare” Mod acces: gratuit, 26.04.2008. http://sgma.ucoz.ru/publ/3-1-0-21 – Cap. de pe ecran
5. Mironova M.L. „Proteze dentare amovibile: tutorial" - M.: "GEOTAR-Media" 2009.
6. Andryushchenko I.A., Ivanov E.A., Krasnoselsky I.A. „Noi aliaje pentru proteze dentare” // Probleme actuale în stomatologia ortopedică. M., 1968.
7. Kopeikin V.N., Efremova L.A., Ilyashenko V.M. „Utilizarea noilor aliaje în clinica stomatologiei ortopedice” // Probleme actuale în stomatologia ortopedică, - M., 1968.
8. Bolton W. „Materiale structurale: metale, aliaje, polimeri, ceramică, compozite.” M.: editura „Dodeka-XXI”, 2004.
9. Nurt R.V. traducere din engleză editat de Pakhomova G.N. „Fundamentele științei materialelor dentare.” „KMK-Invest” 2004.
10. Titan [Resursă electronică]. Mod de acces: gratuit. http://chem100.ru/text.php?t=1926 - Cap. de pe ecran.

Titanul și tantalul - metale „de compromis” pentru medicină
Utilizarea diferitelor produse metalice în medicină a fost practicată din cele mai vechi timpuri. O combinație a acestora proprietăți utile metalele și aliajele lor, cum ar fi rezistența, durabilitatea, flexibilitatea, ductilitatea, elasticitatea, nu au alternative, în special, în fabricarea structurilor ortopedice, a instrumentelor medicale, a dispozitivelor pentru vindecarea rapidă a fracturilor. Și în ultimele decenii, datorită descoperirii efectului de „memorie a formei” și introducerii altor inovații, metalele au devenit, de asemenea, utilizate pe scară largă în chirurgie vasculară și neurochirurgie pentru fabricarea materialului de sutură, stenturi cu plasă pentru dilatarea venelor și arterelor, endoproteze mari. , și în implantologie oftalmologică și dentară.

Cu toate acestea, nu toate metalele sunt potrivite pentru utilizare în domeniul medical, iar principalele motive distructive aici sunt susceptibilitatea la coroziune și reacția cu țesuturile vii - factori care au consecințe distructive atât pentru metal, cât și pentru organismul însuși.

Desigur, metalele din grupa aurului și a platinei (platină, iridiu, osmiu, paladiu, rodiu etc.) ies în afara concurenței. Cu toate acestea, posibilitatea utilizării metalelor prețioase pentru utilizarea în masă este practic absentă din cauza costului lor prohibitiv de ridicat, iar combinația de proprietăți utile care sunt solicitate în anumite situații clinice specifice nu este întotdeauna inerentă metalelor nobile.

Un loc semnificativ în acest domeniu îl ocupă până astăzi oțelurile inoxidabile, aliate cu anumiți aditivi pentru a obține caracteristicile cerute. Dar astfel de materiale metalice, care sunt de sute de ori mai ieftine decât metalele prețioase, nu rezistă eficient la coroziune și alte influențe agresive, ceea ce limitează semnificativ posibilitatea utilizării lor pentru o serie de nevoi medicale. În plus, un obstacol în calea grefei produselor din oțel inoxidabil implantate în interiorul corpului este conflictul acestora cu țesuturile vii, provocând Risc ridicat respingere și alte complicații.

Un fel de compromis între acești doi poli sunt metalele precum titanul și tantalul: puternice, maleabile, aproape nesupuse coroziunii, având temperatura ridicata se topesc și, cel mai important, - complet neutre din punct de vedere biologic, datorită căruia sunt percepuți de organism ca un țesut propriu și practic nu provoacă respingere. În ceea ce privește costul, pentru titan nu este mare, deși îl depășește semnificativ pe cel al oțelurilor inoxidabile. Tantalul, fiind un metal destul de rar, este de peste zece ori mai scump decât titanul, dar totuși mult mai ieftin în comparație cu metale pretioase. Cu asemănarea majorității principalelor proprietăți operaționale, în unele dintre ele este încă inferior titanului, deși în unele îl depășește, ceea ce, de fapt, determină relevanța aplicației.

Din aceste motive, titanul și tantalul, adesea denumite „metale medicale”, precum și o serie de aliaje ale acestora, sunt utilizate pe scară largă în multe industrii medicale. Diferă într-un număr de caracteristici și, prin urmare, se completează reciproc, ele dezvăluie Medicină modernă perspective cu adevărat imense.

Mai jos vom vorbi mai detaliat despre caracteristicile unice ale titanului și tantalului, principalele domenii ale utilizării lor în medicină și utilizarea diferitelor forme de producție a acestor metale pentru fabricarea de instrumente, echipamente ortopedice și chirurgicale.

Titan și tantal – definiție, proprietăți actuale

Titan pentru medicină

Titanul (Ti), un metal ușor cu o nuanță argintie care arată ca oțel, este unul dintre elemente chimice Tabel periodic plasat în grupa a patra a patra perioadă, număr atomic 22 (fig. 1).

Figura 1. Pepită de titan.

Are o masă atomică de 47,88 cu o densitate specifică de 4,52 g/cm 3 . Punct de topire – 1669°C, punctul de fierbere –3263°C. În clasele industriale cu stabilitate ridicată este tetravalent. Caracterizat prin ductilitate și maleabilitate bună.

Fiind atât ușor cât și având o rezistență mecanică mare, de două ori mai mare decât Fe și de șase ori față de Al, titanul are, de asemenea, un coeficient scăzut de dilatare termică, ceea ce îi permite să fie utilizat într-un interval larg de temperatură.

Titanul se caracterizează printr-o conductivitate termică scăzută, de patru ori mai mică decât fierul și cu un ordin de mărime mai mică decât aluminiul. Coeficientul de dilatare termică la 20°C este relativ mic, dar crește odată cu încălzirea ulterioară.

Acest material se distinge și printr-o rezistivitate electrică foarte mare, care, în funcție de prezența elementelor străine, poate varia în intervalul 42·11 -8 ...80·11 -6 Ohm cm.

Titanul este un metal paramagnetic, având o conductivitate electrică scăzută. Și deși în metalele paramagnetice susceptibilitatea magnetică, de regulă, scade pe măsură ce se încălzește, titanul în acest sens poate fi clasificat ca o excepție, deoarece susceptibilitatea sa magnetică, dimpotrivă, crește odată cu creșterea temperaturii.

Datorită sumei proprietăților de mai sus, titanul este absolut indispensabil ca materie primă pentru diverse domenii ale medicinei practice și fabricarea instrumentelor medicale. Și totuși, cea mai valoroasă calitate a titanului pentru utilizare în acest scop este cea mai mare rezistență la coroziune și, ca urmare, hipoalergenicitatea.

Titanul își datorează rezistența la coroziune faptului că la temperaturi de până la 530-560 °C suprafața metalului este acoperită cu cel mai puternic film protector natural de oxid de TiO 2, complet neutru față de mediile chimice și biologice agresive. În ceea ce privește rezistența la coroziune, titanul este comparabil cu platina și metalele platină și chiar depășește aceste metale nobile. În special, este extrem de rezistent la mediile acido-bazice, nedizolvându-se nici măcar într-un „cocktail” atât de agresiv precum aqua regia. Este suficient de remarcat că intensitatea distrugerii corozive a titanului din apa de mare, care are o compoziție chimică în multe privințe similară cu limfa umană, nu depășește 0,00003 mm/an sau 0,03 mm pe parcursul unui mileniu!

Datorită inerției biologice a structurilor de titan față de corpul uman, atunci când sunt implantate, acestea nu sunt respinse și nu provoacă reacții alergice, devenind rapid acoperite cu țesuturi musculo-scheletice, a căror structură rămâne constantă pe tot parcursul vieții ulterioare.

Un avantaj semnificativ al titanului este accesibilitatea sa, ceea ce face posibilă utilizarea în masă.

Calități de titan și aliaje de titan
Cele mai populare clase medicale de titan sunt pur tehnic VT1-0, VT1-00, VT1-00sv. Aproape că nu conțin impurități, a căror cantitate este atât de nesemnificativă încât fluctuează în limitele erorii zero. Astfel, gradul VT1-0 conține aproximativ 99,35-99,75% metal pur, iar gradele VT1-00 și, respectiv, VT1-00sv, conțin 99,62-99,92% și 99,41-99,93%.

Astăzi, o gamă largă de aliaje de titan sunt utilizate în medicină, variind în compoziția lor chimică și parametrii mecanotehnologici. Ta, Al, V, Mo, Mg, Cr, Si, Sn sunt cel mai adesea folosiți ca aditivi de aliere în ele. Cei mai eficienți stabilizatori includ Zr, Au și metale din grupa platinei. Odată cu introducerea a până la 12% Zr în titan, rezistența sa la coroziune crește cu ordine de mărime. Cel mai mare efect poate fi obținut prin adăugarea unei cantități mici de Pt și platinoizi Pd, Rh, Ru la titan. Introducerea a doar 0,25% din aceste elemente în Ti face posibilă reducerea activității interacțiunii acestuia cu H 2 SO 4 și HCl concentrat la fierbere cu zeci de ordine de mărime.

Aliajul Ti-6Al-4V a devenit larg răspândit în implantologie, ortopedie și chirurgie, semnificativ superior în parametrii de performanță față de „concurenții” pe bază de cobalt și oțeluri inoxidabile. În special, modulul de elasticitate al aliajelor de titan este de două ori mai mic. Pentru aplicații medicale (implanturi pentru osteosinteză, endoproteze articulare etc.) acesta este un mare avantaj, deoarece asigură o compatibilitate mecanică mai mare a implantului cu structurile osoase dense ale corpului, la care modulul elastic este de 5¸20 GPa. Aliajele de titan-niobiu, a căror dezvoltare și implementare sunt deosebit de relevante, se caracterizează prin indicatori și mai mici în acest sens (până la 40 GPa și mai jos). Cu toate acestea, progresul nu stă pe loc, iar astăzi tradiționalul Ti-6Al-4V este înlocuit cu noi aliaje medicale Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr și Ti-12Mo-6Zr, care nu conțin aluminiu și vanadiu - elemente care, deși minore, dar totuși efect toxic asupra țesutului viu.

Recent, implanturile compatibile biomecanic, materialul pentru care este nicheliură de titan TiNi, devin din ce în ce mai solicitate pentru nevoi medicale. Motivul pentru popularitatea în creștere a acestui aliaj este așa-numitul său inerent. Efect de memorie de formă (SME). Esența sa constă în faptul că proba de control, fiind deformată la temperaturi scăzute, este capabilă să-și păstreze în mod constant forma nou dobândită și, la încălzirea ulterioară, să-și restabilească configurația inițială, demonstrând în același timp supraelasticitatea. Structurile de nichelid-titan sunt indispensabile, în special, în tratamentul leziunilor coloanei vertebrale și al distrofiei sistemului musculo-scheletic.

Tantal pentru medicină

Definiție și caracteristici utile
Tantalul (Ta, lat. Tantal) este un metal greu, refractar, cu o nuanță de „plumb” argintiu-albăstruie, care se datorează filmului de pentoxid de Ta 2 O 5 care îl acoperă. Este unul dintre elementele chimice ale Tabelului Periodic, situat într-un subgrup secundar al grupului a cincea din perioada a șasea, numărul atomic 73 (Fig. 2).

Figura 2. Cristale de tantal.

Tantalul are o masă atomică de 180,94 cu o densitate specifică mare de 16,65 g/cm3 la 20 °C (pentru comparație: densitatea specifică a Fe este de 7,87 g/cm3, Pv este de 11,34 g/cm3). Punct de topire – 3017 °C (doar W și Re sunt mai refractare). 1669°C, punctul de fierbere – 5458°C. Tantalul se caracterizează prin proprietatea paramagneticității: susceptibilitatea sa magnetică specifică la temperatura camerei este de 0,849·10 -6.

Acest material structural, care combină niveluri ridicate de duritate și plasticitate, în forma sa pură se pretează bine prelucrării mecanice prin orice mijloace (ștanțare, laminare, forjare, trefilare, răsucire, tăiere etc.). La temperaturi scăzute se prelucrează fără întărire puternică, supus efectelor de deformare (nivel de compresie 98,8%) și fără a fi nevoie de preardere. Tantalul nu își pierde ductilitatea chiar dacă este înghețat la –198 °C.

Modulul de elasticitate al tantalului este de 190 H/m2 sau 190·102 kgf/mm2 la 25 °C, datorită căruia este ușor de prelucrat în sârmă. De asemenea, producem cea mai subțire foaie de tantal (grosime de aproximativ 0,039 mm) și alte semifabricate structurale.

Un fel de „geamăn” al lui Ta este Nb, caracterizat prin multe proprietăți similare.

Tantalul se remarcă prin rezistență excepțională la mediile agresive. Aceasta este una dintre cele mai valoroase proprietăți ale sale pentru utilizare în multe industrii, inclusiv în medicina. Este rezistent la astfel de acizi anorganici agresivi precum HNO3, H2SO4, HCl, H3PO4, precum și la acizi organici de orice concentrație. În acest parametru, este depășit doar de metalele nobile și chiar și atunci nu în toate cazurile. Astfel, Ta, spre deosebire de Au, Pt și multe alte metale prețioase, „ignoră” chiar și acva regia HNO 3 +3HCl. Tantalul este puțin mai puțin rezistent la alcalii.

Rezistența ridicată la coroziune a Ta se manifestă și în raport cu oxigenul atmosferic. Procesul de oxidare începe doar la 285 °C: pe metal se formează o peliculă protectoare de pentoxid de tantal Ta 2 O 5. Prezența unei pelicule din aceasta, singura stabilă dintre toți oxizii de Ta, este cea care face metalul imun la reactivii agresivi. Prin urmare, o caracteristică atât de valoroasă a tantalului pentru medicină este biocompatibilitatea ridicată cu corpul uman, care percepe structurile de tantal implantate în el ca un țesut propriu, fără respingere. Bazat pe această calitate cea mai valoroasă uz medical Asta în domenii precum chirurgia reconstructivă, ortopedie, implantologie.

Tantalul este unul dintre metalele rare: rezervele sale în scoarța terestră sunt de aproximativ 0,0002%. Acest lucru determină costul ridicat al acestui material structural. De aceea, este atât de răspândită utilizarea tantalului sub formă de pelicule subțiri de acoperiri protectoare anticoroziune aplicate pe metalul de bază, care, apropo, au o duritate de trei până la patru ori mai mare decât tantalul recoapt pur.

Chiar mai des, tantalul este utilizat sub formă de aliaje ca aditiv de aliere în metale mai puțin costisitoare pentru a conferi compușilor rezultați un complex de proprietăți fizice, mecanice și chimice necesare. Oțelul, titanul și alte aliaje metalice cu adaos de tantal sunt foarte solicitate în fabricarea de instrumente chimice și medicale. Dintre acestea, în special, practică fabricarea de bobine, distilatoare, aeratoare, echipamente cu raze X, dispozitive de control etc. În medicină, tantalul și compușii săi sunt utilizați și pentru fabricarea echipamentelor pentru sălile de operație.

Este de remarcat faptul că, într-o serie de domenii, tantul, fiind mai puțin costisitor, dar având multe caracteristici de performanță adecvate, poate înlocui cu succes metalele prețioase din grupa platină-iridiu.

Grade de tantal și aliaje ale acestuia
Principalele clase de titan nealiat cu conținut de impurități în cadrul erorii statistice sunt:

• HDTV: Ta - 99,9%, (Nb) - 0,2%. Alte impurități, cum ar fi (Ti), (Al), (Co), (Ni), sunt conținute în miimi și zece miimi de procent.
• HDTV 1: Compoziția chimică a gradului specificat constă din 99,9% Ta. Niobiul (Nb), care este întotdeauna prezent în tantalul industrial, corespunde doar la 0,03%.
• TC: Da – 99,8%. Impurități (nu mai mult de %): Nb - 0,1%, Fe - 0,005%, Ti, H - 0,001% fiecare, Si - 0,003%, W+Mo, O - 0,015% fiecare, Co - 0,0001%, Ca - 0,002% , Na, Mg, Mn - 0,0003% fiecare, Ni, Zr, Sn - 0,0005% fiecare, Al - 0,0008%, Cu, Cr - 0,0006% fiecare, C, N - fiecare 0,01%.
• T: Ta - 99,37%, Nb - 0,5%, W - 0,05%, Mo - 0,03%, (Fe) - 0,03%; (Ti) - 0,01%, (Si) - 0,005%.

Valorile ridicate ale durității Ta fac posibilă producerea de aliaje dure structurale pe baza acestuia, de exemplu, Ta cu W (TV). Înlocuirea aliajului TiC cu analogul de tantal TaC optimizează semnificativ caracteristicile mecanice ale materialului structural și extinde posibilitățile de aplicare a acestuia.

Relevanța utilizării Ta în scopuri medicale
Aproximativ 5% din tantul produs în lume este cheltuit pentru nevoi medicale. În ciuda acestui fapt, importanța utilizării sale în această industrie nu poate fi supraestimată.

După cum sa menționat deja, tantalul este unul dintre cele mai bune materiale metalice bioinerte datorită peliculei subțiri, dar foarte puternice și rezistente chimic de pentoxid de Ta 2 O 5 care se auto-formează pe suprafața sa. Datorită ratelor mari de aderență, care facilitează și accelerează procesul de fuziune a implantului cu țesutul viu, există un procent scăzut de respingere a implanturilor de tantal și absența reacțiilor inflamatorii.

Produsele semifabricate de tantal, cum ar fi foile, tijele, firele și alte forme sunt utilizate pentru a face structuri care sunt solicitate în plastic, cardiac, neuro- și osteochirurgie pentru sutura, fuziunea fragmentelor osoase, stentarea și tăierea vaselor (Fig. 3) .

Figura 3. Structura de prindere cu tantal în articulația umărului.

Utilizarea plăcilor subțiri de tantal și a structurilor de plasă se practică în chirurgia maxilo-facială și pentru tratamentul leziunilor traumatice ale creierului. Fibrele din fire de tantal înlocuiesc țesutul muscular și al tendonului. Folosirea tantalului Chirurgii folosesc fibre de tantal în timpul operațiilor abdominale, în special, pentru a întări pereții cavității abdominale. Ochiurile de tantal sunt indispensabile în domeniul proteticelor oftalmice. Cele mai fine fire de tantal sunt chiar folosite pentru a regenera trunchiurile nervoase.

Și, desigur, Ta și compușii săi, împreună cu Ti, sunt utilizate pe scară largă în ortopedie și implantologie pentru fabricarea de endoproteze articulare și protetice dentare.

De la începutul noului mileniu, domeniul inovator al medicinei a devenit din ce în ce mai popular, bazat pe principiul utilizării câmpurilor electrice statice pentru a activa corpul uman bioprocesele dorite. Prezența proprietăților de electret ridicate ale acoperirii cu pentoxid de tantal Ta 2 O 5 a fost dovedită științific. Filmele electret de oxid de titan au devenit deja răspândite în chirurgia vasculară, endoprotezarea și crearea de instrumente și dispozitive medicale.

Aplicarea practică a titanului și tantalului în ramuri specifice ale medicinei

Traumatologie: structuri pentru vindecarea fracturilor

În prezent, pentru a accelera vindecarea fracturilor, astfel de metode sunt din ce în ce mai folosite. tehnologie inovatoare, precum osteosinteza metalelor. Pentru a asigura o poziție stabilă a fragmentelor osoase se folosesc diverse structuri de fixare, atât externe cât și interne, implantate în corp. Cu toate acestea, produsele din oțel utilizate anterior prezintă o eficiență scăzută datorită susceptibilității lor la coroziune sub influența mediului agresiv al corpului și a fenomenului de galvanizare. Rezultatul este atât distrugerea rapidă a fixativelor în sine, cât și o reacție de respingere, care provoacă procese inflamatorii pe fondul durerii severe din cauza interacțiunii active a ionilor de Fe cu mediul fiziologic al țesuturilor musculo-scheletice din câmpul electric al corpului.

A evita consecințe nedorite permite producerea de implanturi fixative de titan și tantal care sunt biocompatibile cu țesuturile vii (Fig. 4).

Figura 4. Structuri de titan și tantal pentru osteosinteză.

Astfel de modele de configurații simple și complexe pot fi utilizate pentru implementare pe termen lung sau chiar permanentă în corpul uman. Acest lucru este deosebit de important pentru pacienții mai în vârstă, deoarece elimină necesitatea unei intervenții chirurgicale pentru a îndepărta ancora.

Endoprotetice

Mecanisme artificiale implantate chirurgicalîn țesutul osos se numesc endoproteze. Cele mai răspândite sunt endoprotezele articulațiilor – șold, umăr, cot, genunchi, gleznă etc. Procesul de înlocuire a endoprotezei este întotdeauna o operație complexă, atunci când o parte dintr-o articulație care nu este supusă refacerii naturale este îndepărtată și apoi înlocuită cu un implant endoprotetic.

O serie de cerințe serioase sunt impuse componentelor metalice ale endoprotezelor. Ele trebuie să posede simultan proprietățile de rigiditate, rezistență, elasticitate, capacitatea de a crea structura necesară a suprafeței, rezistența la efectele corozive ale corpului, eliminarea riscului de respingere și alte calități utile.

Pentru fabricarea endoprotezelor se pot folosi diverse metale bioinerte. Locul de frunte printre acestea este ocupat de titan, tantal și aliajele lor. Aceste materiale durabile, puternice și ușor de prelucrat asigură o osteointegrare eficientă (sunt percepute de țesutul osos ca țesuturi naturale ale corpului și nu provoacă reacții negative) și fuziunea osoasă rapidă, garantând stabilitatea protezei pe perioade lungi de decenii. În fig. Figura 5 arată utilizarea titanului în artroplastia de șold.

Figura 5. Artroplastia de sold din titan.

În artroplastie, ca alternativă la utilizarea construcțiilor integral metalice, este utilizată pe scară largă metoda de pulverizare cu plasmă a acoperirilor biocompatibile de protecție pe baza de oxizi de Ti și Ta pe suprafața componentelor nemetalice ale protezei.

Titan pur și aliajele sale. În domeniul endoproteticelor se găsesc aplicare largă atât Ti pur (ex. CP-Ti cu un conținut de Ti de 98,2-99,7%) cât și aliajele sale. Cel mai comun dintre ele este Ti-6AI-4V at rate mari rezistență, caracterizată prin rezistență la coroziune și inerție biologică. Aliajul Ti-6A1-4V se remarcă prin rezistența mecanică deosebit de ridicată, având caracteristici axiale de torsiune extrem de apropiate de cele ale osului.

Până în prezent, au fost dezvoltate o serie de aliaje moderne de titan. Astfel, compoziția chimică a aliajelor de Niobiu Ti-5AI-2.5Fe și Ti-6AI-17 nu conține V toxic, în plus, acestea se disting printr-o valoare scăzută a modulului elastic. Iar aliajul Ti-Ta30 se caracterizează prin prezența unui modul de dilatare termică comparabil cu cel al metalo-ceramicului, care determină stabilitatea acestuia în timpul interacțiunii pe termen lung cu componentele metalo-ceramice ale implantului.

Aliaje de tantal-zirconiu. Aliajele Ta + Zr combină proprietăți atât de importante pentru endoprotetice precum biocompatibilitatea cu țesuturile corpului pe baza rezistenței la coroziune și galvanică, rigiditatea suprafeței și structura trabeculară (poroasă). suprafata metalica. Datorită proprietății trabeculare, este posibilă o accelerare semnificativă a procesului de osteointegrare - creșterea țesutului osos viu pe suprafața metalică a implantului.

Endoproteze elastice din plasă de sârmă de titan. Datorită plasticității și ușurinței ridicate în chirurgia reconstructivă modernă și în alte industrii medicale, sunt utilizate în mod activ endoproteze elastice inovatoare sub forma celei mai subțiri plase de sârmă de titan. Rezilientă, puternică, elastică, durabilă și bioinertă, plasa este un material ideal pentru endoprotezele de țesut moale (Fig. 6).

Figura 6. Endoproteză din plasă din aliaj de titan pentru plastia țesuturilor moi.

„Web” a fost deja testat cu succes în domenii precum ginecologie, chirurgie maxilo-facială și traumatologie. Potrivit experților, endoprotezele cu plasă din titan sunt de neegalat în ceea ce privește stabilitatea, cu un risc aproape zero de efecte secundare.

Aliaje medicale titan-nichel cu efect de memorie a formei

Astăzi, în diverse domenii ale medicinei, aliajele din nicheliură de titan, care au așa-numitele. cu efect de memorie a formei (SME). Acest material este utilizat pentru endoprotezarea țesutului ligamento-cartilaginos al sistemului musculo-scheletic uman.

Nichelida de titan (termen internațional nitinol) este un compus intermetalic TiNi, care se obține prin alierea Ti și Ni în proporții egale. Cea mai importantă caracteristică a aliajelor de nicheliură-titan este proprietatea superelasticității, pe care se bazează EFM.

Esența efectului este că proba, atunci când este răcită într-un anumit interval de temperatură, se deformează ușor, iar deformarea se autocorectează atunci când temperatura crește la valoarea inițială cu apariția proprietăților superelastice. Cu alte cuvinte, dacă o placă de aliaj de nitinol este îndoită la o temperatură scăzută, atunci la fel conditii de temperaturaîși va păstra noua formă pe termen nelimitat. Totuși, de îndată ce temperatura crește la cea inițială, placa se va îndrepta din nou ca un arc și își va lua forma inițială.

Exemple de produse scopuri medicale realizate din aliaj de nitinol sunt prezentate în figurile de mai jos. 7, 8, 9, 10.

Figura 7. Un set de implanturi din nicheliură de titan pentru traumatologie (sub formă de agrafe, cleme, cleme etc.).

Figura 8. Un set de implanturi de nicheliură de titan pentru intervenții chirurgicale (sub formă de cleme, dilatatoare, instrumente chirurgicale).

Figura 9. Probe de materiale poroase și implanturi din nicheliură de titan pentru vertebrologie (sub formă de endoproteze, produse în formă de placă și cilindrice).

Figura 10. Materiale și endoproteze din nicheliură de titan pentru chirurgie maxilo-facială și stomatologie.

În plus, aliajele de nicheliură-titan, ca majoritatea produselor pe bază de titan, sunt bioinerte datorită rezistenței lor ridicate la coroziune și galvanic. Astfel, este un material ideal în raport cu corpul uman pentru fabricarea implanturilor compatibile biomecanic (BCI).

Aplicarea Ti și Ta pentru fabricarea de stenturi vasculare

Stenturi (din engleză stent) - în medicină se numesc rame cilindrice speciale, cu plasă elastică, structuri metalice plasate în interiorul vaselor mari (vene și artere), precum și alte organe goale (esofag, intestine, canale biliar-urinar etc.) pe zone îngustate patologic pentru a le extinde la parametrii necesari și a restabili permeabilitatea.

Cea mai populară aplicare a metodei de stentare este în domenii precum chirurgia vasculară și, în special, angioplastia coronariană (Fig. 11).

Figura 11. Probe de stenturi vasculare din titan și tantal.

Până în prezent, peste cinci mii de stenturi vasculare au fost dezvoltate științific și introduse în practica reală. tipuri variateși desene. Ele diferă în ceea ce privește compoziția aliajului original, lungimea, configurația găurilor, tipul de acoperire a suprafeței și alți parametri de funcționare.

Cerințele pentru stenturile vasculare sunt concepute pentru a le asigura funcționalitatea impecabilă și, prin urmare, sunt variate și foarte ridicate.

Aceste produse trebuie să fie:

• biocompatibil cu țesuturile corpului;
• flexibil;
• elastic;
• durabil;
• radioopace etc.

Principalele materiale folosite astăzi la fabricarea stenturilor metalice sunt compozițiile metale nobile, precum și Ta, Ti și aliajele sale (VT6S, VT8, VT 14, VT23, nitinol), complet biointegrabile cu țesuturile corpului și combinând un complex de toate celelalte proprietăți fizice și mecanice necesare.

Cusătura oaselor, vaselor de sânge și fibrelor nervoase

Trunchiurile nervoase periferice, deteriorate ca urmare a diferitelor leziuni mecanice sau complicații ale anumitor boli, necesită intervenție chirurgicală serioasă pentru restaurare. Situaţia este agravată de faptul că de obicei patologii similare observate pe fondul rănirii organe înrudite, precum oase, vase de sânge, mușchi, tendoane etc. În acest caz, se dezvoltă un program cuprinzător de tratament cu aplicarea unor suturi specifice. Ca materie primă pentru fabricarea materialului de sutură - fire, elemente de fixare, elemente de fixare etc. – titanul, tantalul și aliajele lor sunt utilizate ca metale care au biocompatibilitate chimică și toată gama de proprietăți fizice și mecanice necesare.

Figurile de mai jos prezintă exemple de astfel de operațiuni.

Figura 12. Sutura osoasa cu cleme de titan.

Figura 13. Cusătura unui mănunchi de fibre nervoase folosind cele mai fine fire de tantal.

Figura 14. Sigilarea vaselor folosind capse de tantal.

În prezent, sunt dezvoltate tehnologii din ce în ce mai avansate pentru neuro-osteo- și vasoplastie, dar materialele de titan-tantal folosite pentru aceasta continuă să țină palma peste toate celelalte.

Chirurgie Plastică

Chirurgie Plastică se referă la îndepărtarea chirurgicală a defectelor de organ pentru a recrea proporțiile anatomice ideale ale acestora. Adesea, astfel de reconstrucții sunt efectuate folosind diverse produse metalice implantate în țesut sub formă de plăci, ochiuri, arcuri etc.

Deosebit de indicativă în acest sens este cranioplastia - o operație de corectare a deformărilor craniene. În funcție de indicațiile din fiecare situație clinică specifică, cranioplastia poate fi efectuată prin aplicarea de plăci rigide de titan sau plase elastice de tantal pe zona operată. În ambele cazuri, este permisă utilizarea atât a metalelor pure, fără aditivi de aliere, cât și a aliajelor lor bioinerte. Exemple de utilizare a cranioplastiei placa de titanși plasă de tantal sunt prezentate în figurile de mai jos.

Figura 15. Cranioplastie folosind o placă de titan.

Figura 16. Cranioplastie cu plasă de tantal.

Structurile de titan-tantal pot fi folosite și pentru restaurarea cosmetică a feței, pieptului, feselor și a multor alte organe.

Neurochirurgie (aplicarea de microclipuri)

Clipping (în engleză clip clamp) este o operație neurochirurgicală asupra vaselor creierului, care vizează oprirea sângerării (în special, atunci când se rupe un anevrism) sau oprirea circulației sanguine a pacienților răniți. vase mici. Esența metodei de tăiere este că pe zonele deteriorate se aplică cleme metalice în miniatură - cleme.

Cererea pentru metoda clipping, în primul rând în domeniul neurochirurgical, se explică prin imposibilitatea ligaturii vaselor cerebrale mici prin metode tradiționale.

Datorită diversității și specificității situațiilor clinice emergente, practica neurochirurgicală folosește o gamă extinsă de clipuri vasculare, care diferă prin scop specific, metoda de fixare, dimensiune și alți parametri funcționali (Fig. 17).

Figura 17. Clipuri pentru deconectarea anevrismelor cerebrale.

În fotografii, clipurile par mari, dar în realitate nu sunt mai mari decât unghia unui copil și sunt instalate la microscop (Fig. 18).

Figura 18. Intervenție chirurgicală pentru tăierea unui anevrism cerebral.

Pentru a face cleme, de regulă, se folosește sârmă plată din titan pur sau tantal și, în unele cazuri, argint. Astfel de produse sunt absolut inerte în raport cu materia creierului, fără a provoca contrareacții.

Ortopedie dentara

Titanul, tantalul și aliajele lor și-au găsit o largă utilizare medicală în stomatologie, și anume în domeniul proteticii dentare.

Cavitatea bucală este un mediu deosebit de agresiv care afectează negativ materialele metalice. Chiar și metalele prețioase utilizate în mod tradițional în protetica dentară, cum ar fi aurul și platina, cavitatea bucală nu poate rezista complet coroziunii și respingerii ulterioare, ca să nu mai vorbim de costul ridicat și masa mare, provocând disconfort la pacienti. Pe de altă parte, structurile ortopedice ușoare din plastic acrilic, de asemenea, nu rezistă criticilor serioase din cauza fragilității lor. O adevărată revoluție în stomatologie a fost producția de coroane individuale, precum și de punți și proteze amovibile pe bază de titan și tantal. Aceste metale, din cauza lor inerente calități valoroase, cum inerția biologică și rezistența ridicată cu relativ ieftinitate concurează cu succes cu aurul și platina și, într-o serie de parametri, chiar le depășesc.

În special, coroanele din titan ștanțate și solide sunt foarte populare (Fig. 19). Și coroanele acoperite cu plasmă din nitrură de titan TiN sunt practic imposibil de distins de cele de aur ca aspect și proprietăți funcționale (Fig. 19)

Figura 19. Coroană solidă din titan și coroană acoperită cu nitrură de titan.

În ceea ce privește protezele, acestea pot fi permanente (ca un pod) pentru a restaura mai multe în apropiere dinții în picioare sau detașabil, folosit în caz de pierdere a întregii dentiții (maxilarul complet edentat). Cele mai comune proteze dentare sunt protezele cu clema (din germanul der Bogen „arc”).

Proteza cu fermoar se distinge prin prezența unui cadru metalic pe care este atașată partea de bază (Fig. 20).

Figura 20. Proteză cu clemă a maxilarului inferior.

Astăzi, partea de închizătoare a protezei și închizătoarele sunt realizate, de regulă, din titan pur medical de înaltă puritate de calitate HDTV.

O adevărată revoluție în stomatologie a fost tehnologia din ce în ce mai populară a implanturilor dentare protetice. Proteza pe implanturi este cea mai fiabilă modalitate de atașare a structurilor ortopedice, care în acest caz durează zeci de ani sau chiar o viață.

Un implant dentar (dentar) este o structură din două părți care servește drept suport pentru coroane, precum și pentru punți și proteze dentare amovibile, a cărei parte de bază (implantul însuși) este un știft filetat conic care este înșurubat direct în maxilar. os. Pe platforma superioară a implantului este instalat un bont, care servește la fixarea coroanei sau protezei (Fig. 21).

Figura 21. Implant dentar Nobel Biocare realizat din titan pur de grad medical 4 (G4Ti).

Cel mai adesea, pentru fabricarea părții șurubului implantului, se folosește titan medical pur cu o acoperire de suprafață cu tantal-niobiu, care ajută la activarea procesului de osteointegrare - fuziunea metalului cu osul vii și țesuturile gingivale.

Cu toate acestea, unii producători preferă să producă implanturi nu din două piese, ci dintr-o singură bucată, în care partea șurubului și bontul au o structură monolitică mai degrabă decât separată. În același timp, de exemplu, compania germană Zimmer produce implanturi solide din tantal poros, care, în comparație cu titanul, are o flexibilitate mai mare și este încorporat în țesutul osos cu risc aproape zero de complicații (Fig. 22).

Figura 22. Implanturi dentare de tantal poroase solide Zimmer.

Tantalul, spre deosebire de titan, este un metal mai greu, astfel încât structura poroasă ușurează semnificativ produsul, fără a cauza necesitatea unei acoperiri externe suplimentare a unei acoperiri osteointegrante.

În Fig. 23.

Figura 23. Exemple de utilizare a implanturilor de titan-tantal în protetica dentară.

În zilele noastre, pe lângă cele existente, se dezvoltă noi metode de protezare pe implanturi, prezentând o eficiență ridicată în diverse situații clinice.

Fabricarea instrumentelor medicale

Astăzi în lume practica clinica sunt utilizate sute de varietăți de diverse instrumente chirurgicale și endoscopice și echipamente medicale, fabricate folosind titan și tantal (GOST 19126-79 „Instrumente metalice medicale. Condiții tehnice generale”. Se compară favorabil cu alți analogi în ceea ce privește rezistența, ductilitatea și rezistența la coroziune. , provocând inerție biologică .

Instrumentele medicale din titan sunt aproape de două ori mai ușoare decât omologii lor din oțel, fiind în același timp mai convenabile și mai durabile.

Figura 24. Instrumente chirurgicale realizate pe bază de titan-tantal.

Principalele industrii medicale în care instrumentele din titan-tantal sunt cele mai solicitate sunt oftalmologice, dentare, otolaringologice și chirurgicale. Gama extinsă de instrumente include sute de tipuri de spatule, cleme, retractoare, oglinzi, cleme, foarfece, pense, bisturii, sterilizatoare, tuburi, dalte, pensete și tot felul de plăci.

Caracteristicile biochimice și fizico-mecanice ale instrumentelor ușoare din titan sunt de o valoare deosebită pentru chirurgia militară de teren și diverse expediții. Aici sunt absolut de neînlocuit, deoarece în condiții extreme, literalmente, fiecare 5-10 grame de greutate în exces este o povară semnificativă, iar rezistența la coroziune și fiabilitatea maximă sunt cerințe obligatorii.

Titanul, tantalul și aliajele lor sub formă de produse monolitice sau acoperiri de protecție subțiri sunt utilizate în mod activ în fabricarea instrumentelor medicale. Ele sunt utilizate la fabricarea de distilatoare, pompe pentru pomparea mediilor agresive, sterilizatoare, componente ale echipamentelor anestezie-respiratorii, dispozitive complexe pentru duplicarea activității organelor vitale, cum ar fi „inima artificială”, „plămânul artificial”, „rinichiul artificial”, etc.

Capetele din titan ale aparatelor cu ultrasunete au cea mai lungă durată de viață, în timp ce analogii fabricați din alte materiale, chiar și cu expunerea neregulată la vibrații ultrasonice, devin rapid inutilizabile.

În plus față de cele de mai sus, se poate observa că titanul, precum tantalul, spre deosebire de multe alte metale, au capacitatea de a desorbi („respinge”) radiațiile de la izotopii radioactivi și, prin urmare, sunt utilizate în mod activ în producția de diferite dispozitive de protecție și radiologice. echipamente.

Concluzie

Dezvoltarea și producția de produse medicale este unul dintre domeniile cu cea mai rapidă dezvoltare a progresului științific și tehnologic. Odată cu începutul celui de-al treilea mileniu, știința și tehnologia medicală au devenit una dintre principalele forțe motrice ale civilizației mondiale moderne.

Importanța metalelor în viața umană crește constant. Schimbări revoluționare au loc pe fundalul dezvoltării intensive a științei materialelor științifice și a metalurgiei practice. Și în ultimele decenii, metalele industriale precum titanul și tantalul au fost ridicate „pe scutul istoriei”, care, cu toate motivele întemeiate, pot fi numite materialele structurale ale noului mileniu.

Importanța titanului în vindecarea modernă nu poate fi supraestimată. În ciuda istoricului său relativ scurt de utilizare în scopuri practice, a devenit unul dintre materialele de vârf într-o varietate de industrii medicale. Titanul și aliajele sale au suma tuturor caracteristicilor necesare pentru aceasta: rezistența la coroziune (și, în consecință, bioinertitatea), precum și ușurința, rezistența, duritatea, rigiditatea, durabilitatea, neutralitatea galvanică etc.

Tantalul nu este inferior titanului în ceea ce privește semnificația practică. În ciuda asemănării generale a celor mai multe proprietăți benefice, în unele calități sunt inferioare, iar în altele sunt superioare una față de alta. De aceea, este dificil și puțin rezonabil să judecăm în mod obiectiv prioritatea oricăruia dintre aceste metale pentru medicină: ele se completează mai degrabă organic, decât să intre în conflict între ele. Este suficient de menționat că structurile medicale bazate pe aliaje de titan-tantal, care combină toate avantajele Ti și Ta, sunt acum dezvoltate în mod activ și sunt puse în practică. Și nu este o coincidență că, în ultimii ani, s-au făcut încercări din ce în ce mai reușite de a crea organe artificiale cu drepturi depline din titan, tantal și compușii acestora implantați direct în corpul uman. Se apropie momentul în care, să zicem, conceptele de „inimă de titan” sau „nervi de tantal” vor trece cu încredere de la categoria figurilor de stil la un plan pur practic.