هدف اسپوتینگ Gr1 Gr2 Gr5 Titanium Sputtering Ti آلیاژ تیتانیوم برای استفاده های پزشکی

هدف اسپوتینگ Gr1 Gr2 Gr5 Titanium Sputtering Ti آلیاژ تیتانیوم برای استفاده های پزشکی

اهداف اسپتر کردن تیتانیوم در صنعت پزشکی

در سال های اخیر، بخش پزشکی به طور فزاینده ای به مواد پیشرفته برای بهبود عملکرد و طول عمر دستگاه های پزشکی روی آورده است.هدف های تیتانیوم یک عنصر ضروری در ایجاد فیلم های نازک با کیفیت بالا برای استفاده در کاربردهای مختلف شده اند.،از جمله ایمپلنت ها، ابزار های جراحی و تجهیزات تشخیصیآن را به یک ماده ایده آل برای تولید پوشش هایی که مطابق با استانداردهای سختگیرانه زمینه پزشکی است.

درک تکنولوژی اسپتر کردن

اسپتر کردن یک نوع رسوب بخار فیزیکی (PVD) است که شامل اخراج اتم ها از یک ماده هدف جامد است.سپس این اتم ها از طریق خلاء حرکت می کنند و روی یک بستر قرار می گیرند تا یک فیلم نازک تشکیل دهنداین روش اجازه می دهد تا کنترل دقیق بر روی ضخامت و ترکیب پوشش.اين فيلم هاي تيتانيومي را با خواص خارق العاده اي مثل سازگاري زيستي ايجاد مي کند، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت مکانیکی که همه آنها برای کاربردهای پزشکی که ایمنی و دوام در آن بسیار مهم است، بسیار مهم هستند.

فرآیند اسپتر کردن همچنین به تولید کنندگان اجازه می دهد تا میکروسروکتور فیلم های نازک را با تنظیم پارامترهای مانند زمان سپر شدن، قدرت و دمای آن تنظیم کنند.این انعطاف پذیری امکان ایجاد پوشش با ویژگی های سفارشی را فراهم می کند، مانند بهینه سازی اندازه دانه و سوراخ پذیری، که می تواند یکپارچگی استخوانی ایمپلنت ها را بهبود بخشد، مقاومت در برابر لباس برای ابزارهای جراحی را افزایش دهد و اصطکاک در دستگاه های پزشکی را کاهش دهد.

مزایای تیتانیوم در کاربردهای پزشکی

تیتانیوم به دلیل سازگاری زیستی آن در صنعت پزشکی بسیار ارزشمند است، به این معنی که می تواند بدون ایجاد واکنش های جانبی با بافت های زنده به طور ایمن تعامل داشته باشد.این باعث می شود که آن را یک ماده ایده آل برای ایمپلنت های پزشکی مانند مفاصل مفصل لگن و زانویکی از دلایل اصلی محبوبیت تیتانیوم در زمینه پزشکی توانایی آن در تشکیل یک لایه اکسید پایدار است.که به عنوان یک مانع محافظ در برابر خوردگی عمل می کندعلاوه بر این، تیتانیوم هم قوی و هم سبک وزن است.که باعث راحتی برای بیماران بدون قربانی کردن یکپارچگی ساختاری می شود.

استفاده از اهداف تیتانیوم امکان استفاده از پوشش های تیتانیوم را فراهم می کند که می تواند به طور قابل توجهی خواص سطحی دستگاه های پزشکی را بهبود بخشد.پوشش های تیتانیوم می توانند مقاومت در برابر فرسایش را افزایش دهند، ساخت ابزار جراحی با دوام بیشتر و افزایش عمر آنها.توانایی طبیعی تیتانیوم برای پیوند با بافت های بیولوژیکی می تواند با درمان های سطحی بهبود یابد، مانند خشن سازی یا استفاده از پوشش های زیست فعال، که چسبندگی و تکثیر سلول را افزایش می دهد، عملکرد ایمپلنت ها را بیشتر افزایش می دهد.

هدف های تیتانیوم

یک هدف اسپوتینگ یک ماده است که در فرآیندهای تثبیت بخار فیزیکی (PVD) برای قرار دادن فیلم های نازک بر روی زیربناها استفاده می شود. در اسپوتینگ، یون های پرانرژی به مواد هدف (مانند تیتانیوم) ضربه می زنند.که باعث می شود اتم ها یا مولکول ها بیرون کشیده شوند و بر روی بستر قرار گیرند.

• هدف های اسپتر کردن تیتانیوم معمولاً برای سپرده گذاری فیلم های نازک تیتانیوم در الکترونیک، نوری و دستگاه های پزشکی استفاده می شود.
• ثبات شیمیایی بالای تیتانیوم، سازگاری زیستی و نسبت قدرت به وزن آن را برای کاربردهای پزشکی و هوافضا بسیار ارزشمند می کند.

انواع تیتانیوم برای اسپوتینگ و کاربردهای پزشکی

درجه 1: تیتانیوم خالص تجاری (CP Ti)

• ترکیب: 99.5٪ تیتانیوم (با مقادیر کمی آهن و اکسیژن)

• خواص مکانیکی:

  • مقاومت کششی: ~240 MPa (35 ksi)
  • قدرت تولید: ~ 170 MPa (25 ksi)
  • طول کششی: حداقل ۲۴٪

• مشخصات:

  • درجه 1 نرم ترین و انعطاف پذیرترین درجه تیتانیوم است که قابلیت شکل گیری و مقاومت در برابر خوردگی را دارد.
  • این خالص ترین نوع تیتانیوم است، که سازگاری بیولوژیکی برتر برای کاربردهای پزشکی را ارائه می دهد.
  • درجه 1 دارای قابلیت جوشکاری عالی است و اغلب برای ایمپلنت ها و دستگاه های پزشکی که نیاز به مقاومت در برابر محیط بدنی خشن بدون ایجاد واکنش های نامطلوب دارند استفاده می شود.

• کاربرد های پزشکی:

  • ایمپلنت های دندان و ایمپلنت های ارتوپدی
  • ابزار جراحی و پروتز
  • خط هاي دستگاه ضربان قلب، تخته هاي استخواني و پیچ ها

• کاربرد های اسپتر کردن:

  • پوشش فیلم نازک در صنایع الکترونیک و نیمه هادی
  • پوشش های مقاوم در برابر خوردگی برای دستگاه های پزشکی و ایمپلنت ها
  • پوشش برای کاتالیزورها و سطوح مقاوم در برابر فرسایش در کاربردهای مختلف صنعتی

درجه 2: تیتانیوم خالص تجاری (CP Ti)

• ترکیب: 99٪ تیتانیوم (با مقادیر کمی آهن و اکسیژن)

• خواص مکانیکی:

  • مقاومت کششی: ~400 MPa (58 ksi)
  • قدرت تولید: ~ 275 MPa (40 ksi)
  • طول کششی: حداقل 20٪

• مشخصات:

  • درجه 2 دارای قدرت بالاتری از درجه 1 است در حالی که مقاومت خوب در برابر خوردگی و شکل پذیری را حفظ می کند.
  • همچنین بسیار سازگار با زیست است، که آن را برای دستگاه های پزشکی در تماس مستقیم با بدن انسان مناسب می کند.

• کاربرد های پزشکی:

  • ایمپلنت ها: برای ایمپلنت های ارتوپدی، دستگاه های ستون فقرات و ایمپلنت های دندان استفاده می شود.
  • ابزار جراحی و دستگاه های مصنوعی
  • اجزای دستگاه های پزشکی مانند نوازنده های قلبی، مفاصل مصنوعی و پیچ های استخوانی.

• کاربرد های اسپتر کردن:

  • فیلم های نازک برای پوشش های نوری، سلول های خورشیدی و دستگاه های نیمه هادی.
  • پوشش برای دستگاه های پزشکی مانند ابزارهای جراحی و ایمپلنت ها برای بهبود مقاومت در برابر لباس، مقاومت در برابر خوردگی و خواص زیبایی.

استفاده از تیتانیوم در پزشکی

تیتانیوم، به ویژه درجه 1 و درجه 2، در زمینه های پزشکی و زیست پزشکی به دلیل سازگاری زیستی، قدرت و ویژگی های سبک وزن آن بسیار مورد توجه قرار می گیرد.معمولاً در دستگاه های پزشکی استفاده می شود چون برای بدن مضر نیست و احتمالاً باعث واکنش های آلرژیک نمی شود.

استفاده های پزشکی اصلی از تیتانیوم:

1. ایمپلنت های ارتوپدی: تیتانیوم معمولاً در پیچ های استخوانی، صفحات، جایگزینی مفاصل و ایمپلنت های ستون فقرات استفاده می شود زیرا ویژگی های استخوان را تقلید می کند.
2. ایمپلنت های دندانی: سازگاری زیستی و قدرت تیتانیوم آن را به یک انتخاب عالی برای ایمپلنت های دندانی که نیاز به دوام بالا و مقاومت در برابر خوردگی دارد، تبدیل می کند.
3. ابزار پزشکی: به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، ابزارهای جراحی، سوزن ها، اسکالپل ها و سایر ابزارهای پزشکی اغلب از تیتانیوم یا آلیاژ های تیتانیوم ساخته می شوند.
4. پروتز: تیتانیوم در تولید اندام های مصنوعی و ایمپلنت ها به دلیل ترکیب سبک وزن و قدرت آن استفاده می شود.
5. دستگاه های قلبی عروقی: تیتانیوم به دلیل ماهیت غیر واکنشی آن در بدن انسان در تولید کیس های نوازنده قلب، استنت ها و دریچه ها استفاده می شود.
6. پوشش های مقاوم در برابر فرسایش: اهداف اسپتر کردن تیتانیوم را می توان برای قرار دادن پوشش های نازک بر روی دستگاه های پزشکی برای افزایش مقاومت در برابر فرسایش، کاهش اصطکاک و بهبود سازگاری زیستی استفاده کرد.

مزایای استفاده از تیتانیوم در کاربردهای پزشکی

• مقاومت در برابر خوردگی: تیتانیوم یک لایه اکسید منفعل تشکیل می دهد که از آن در برابر خوردگی در مایعات بدن محافظت می کند و آن را برای ایمپلنت ها و دستگاه های پزشکی ایده آل می کند.
• سازگاری زیستی: غیر سمی است و هنگام تماس با بافت های زنده، واکنش های جانبی ایجاد نمی کند.
• قدرت و سبک بودن: تیتانیوم هم قوی و هم سبک است، و این باعث می شود که آن را برای ایمپلنت های ساختاری که نیاز به تحمل وزن بدون اضافه کردن جرم غیر ضروری دارند، ایده آل کند.
• دوام: ایمپلنت های تیتانیوم می توانند برای دهه ها در بدن انسان بدون تخریب باقی بمانند، که برای ایمپلنت هایی که باید برای مدت طولانی کار کنند بسیار مهم است.
• غیر آلرژی زا: تیتانیوم به طور کلی hypoallergenic است، که آن را برای بیماران با حساسیت به فلزات مناسب می کند.

ویژگی ها و مزایای کلیدی:

1. سازگاری زیستی:

   • تیتانیوم یکی از متال های سازگار با زیست شناسی است، به این معنی که به شدت در برابر خوردگی مقاوم است و باعث واکنش های نامطلوب در بدن انسان نمی شود.این باعث می شود که آن را برای ایمپلنت ها و دستگاه های پزشکی که نیاز به تماس مستقیم با بافت ها یا استخوان ها دارند، انتخاب شود.

2. قدرت و دوام:

   • تیتانیوم به خاطر نسبت قدرت و وزن فوق العاده اش شناخته شده است، به این معنی که دستگاه های پزشکی ساخته شده از تیتانیوم هم سبک وزن و هم قوی هستند.این باعث می شود که دیسک های تیتانیوم برای کاربردهای تحمل بار مانند جایگزینی مفاصل مناسب باشند، ایمپلنت های ستون فقرات و ایمپلنت های دندان.

3. مقاومت در برابر خوردگی:

   • تیتانیوم به شدت در برابر خوردگی مقاومت دارد، به ویژه در محیط های بیولوژیکی. این برای ایمپلنت ها یا دستگاه هایی که برای مدت طولانی در معرض مایعات بدن قرار می گیرند بسیار مهم است.

4. با مایعات بدن واکنش نشان نمی دهند:

   • با توجه به ماهیت غیرفعال آن، تیتانیوم برای استفاده در کاربردهای پزشکی که شامل قرار گرفتن در معرض طولانی مدت خون، نمک و سایر مایعات بدن است، ایمن است.

5. سفارشی سازی قطر و ضخامت:

   • با قطر 150mm تا 1300mm، این دیسک های تیتانیوم می توانند برای پاسخگویی به نیازهای خاص برنامه های پزشکی سفارشی شوند. ضخامت و شکل نیز می تواند تنظیم شود.بسته به الزامات درخواست.

کاربرد دیسک های تیتانیوم گرد پزشکی:

1. ایمپلنت های پزشکی:

   • ایمپلنت های ارتوپدیک: دیسک های تیتانیومی می توانند به عنوان قطعات جایگزینی مفاصل مانند لگن، زانو یا ستون فقرات استفاده شوند. دیسک ها ممکن است به عنوان مواد اصلی برای سر فموری، صفحات ستون فقرات،یا فاصله بین مهره ها.
   • ایمپلنت های دندانی: تیتانیوم به طور گسترده ای در ایمپلنت های دندانی مورد استفاده قرار می گیرد و از این دیسک ها می توان برای ایجاد تاج، ستون و سایر قسمت های پروتز دندان استفاده کرد.

2. ابزار جراحی:

   • دیسک های تیتانیومی را می توان به ابزار جراحی مختلف مانند تیغه های برش، اسکالپل، گرفت و سوراخ تبدیل کرد.دوام و مقاومت تیتانیوم در برابر فرسایش آن را برای ابزار هایی که نیاز به حفظ تیز و عملکرد دارند، ایده آل می کند.

3. دستگاه های مصنوعی:

   • دیسک های تیتانیوم می توانند به عنوان مواد پایه برای اندام های مصنوعی و مفاصل مصنوعی استفاده شوند. خواص سبک وزن و قوی آنها را برای تولید اجزای مانند زانو های مصنوعی،آرنجیا مفاصل ران.

4. صفحه و پیچ های جراحی:

   • دیسک های تیتانیومی گاهی اوقات در ساخت صفحات جراحی، پیچ ها و میله ها برای تثبیت استخوان در طول جراحی ارتوپدی استفاده می شوند.این قطعات به طور معمول در اندازه و شکل متناسب با نیازهای خاص بیمار سفارشی می شوند.

5. جایگزینی و بازسازی استخوان:

   • در جراحی های بازسازی، دیسک های تیتانیوم را می توان به عنوان داربست برای بازسازی استخوان استفاده کرد.اجازه دادن به رشد بافت استخوانی و پیوند با ایمپلنت در طول زمان.

6. کاربردهای قلبی عروقی:

   • دیسک های تیتانیوم می توانند در ساخت اجزای ایمپلنت های قلبی عروقی مانند دریچه های قلبی یا استنت های عروقی استفاده شوند.سازگاری زیستی آنها تضمین می کند که آنها به طور ایمن در سیستم گردش خون کار می کنند..

7. پوشش های پزشکی:

   • دیسک های تیتانیومی را می توان به عنوان هدف در فرآیندهای اسپتر کردن برای قرار دادن پوشش های سازگار با زیست شناسی بر روی سایر دستگاه های پزشکی یا ایمپلنت ها استفاده کرد.پوشش ممکن است شامل لایه های اکسید تیتانیوم (TiO2) یا مواد دیگر باشد که خواص سطحی ایمپلنت ها را بهبود می بخشد..

انواع تیتانیوم:

نتیجه گیری:

هدف های اسپوتری آلیاژ تیتانیوم، از جمله آلیاژ های TiAl، مواد متنوعی هستند که به طور گسترده ای برای کاربردهای پوشش در صنایع از هوافضا تا الکترونیک و زیست پزشکی استفاده می شوند.اين مواد خواص استثنائي مانند قدرت را فراهم مي کنند، مقاومت در برابر خوردگی، سازگاری زیستی و مقاومت در برابر فرسایش، که آنها را برای کاربردهای سخت افزاری که نیاز به فیلم های نازک با عملکرد بالا دارند، ایده آل می کند.در هنگام انتخاب یک هدف تیتانیوم، عوامل مانند ترکیب آلیاژ، خلوص و هندسه هدف باید در نظر گرفته شود تا به نتایج مطلوب در فرآیند اسپتر شدن برسد.