införa
Metallmaterial har länge introducerats i människors liv. Moderna biomedicinska funktionella material började på 1930-talet. Inledningsvis har rostfritt stål utvecklats för implantat och medicinska tillämpningar. Det andra materialet är en koboltbaserad legering. Runt 1960-talet följde titan och dess legeringar som den senaste generationen av metalliska biomaterial. Sedan starten har titan varit känt som en mirakelmetall och har fått stor uppmärksamhet.
Vad är det som gör titan så speciellt?
Som en övergångsmetall har titan egenskaperna låg densitet och hög hållfasthet. Det är korrosionsbeständigt i en mängd olika förhållanden. Det viktigaste är att titan är inert och opåverkat av kroppsvätskor och vävnader. Dessa är den så kallade biokompatibiliteten och korrosionsbeständigheten. De är ett nyckelkrav för medicinska tillämpningar.
Tabell 1 beskriver de grundläggande egenskaperna hos titan, rostfritt stål och koboltlegeringar. Titan har en minsta densitet på 4,51 g/cm-3, medan rostfritt stål har en densitet på 8 g/cm-3. Med jämförbar draghållfasthet får titan ett högre hållfasthet-till-densitetsförhållande på 76 kN m/kg. 20 procent högre än rostfritt stål (hållfasthet/densitet 63 kN m/kg). Elasticitetsmodulvärdet för titan är bara hälften av det för konventionella rostfria stål- och koboltlegeringar. Det är närmare det mänskliga skelettet. Titan är också icke-ferromagnetiskt och har låg termisk expansion och elektrisk ledningsförmåga.
Titan och dess legeringar har några av de mest användbara egenskaperna som har gjort dem enormt framgångsrika inom ortopedi, implantat och kirurgiska instrument. Standard Titanium Co. är en tillverkare och leverantör av titan- och koppar-nickelmetallvalsverk och färdiga produkter, som täcker det bredaste utbudet av valsverksprodukter, kvaliteter och storlekar.
Standard Titanium Co. är beläget i Kinas titanproduktionscenter, vilket ger marknaden de lägsta priserna och högsta metalltekniska standarderna. Vi är övertygade om att vi inte kan slås på pris och kvalitet, och vi har lanserat prisgarantin. Kunder över hela världen väljer Standard Titanium som sin pålitliga och pålitliga leverantör av titan- och kopparnickelbruk och färdiga produkter.
Konstgjorda leder och medicinska implantat
Världens befolkning åldras. Vi lever nu mycket aktiva liv och vill leva längre. Skador från ansträngande träning, vägtrafik och andra olyckor finns i överflöd. Det är klart att efterfrågan på konstgjorda leder växer. Titan och dess legeringar används ofta vid tillverkning av implanterbara enheter såsom: konstgjorda höfter, konstgjorda knän, benplattor, frakturfixeringsskruvar, hjärtklaffproteser, pacemakers och konstgjorda hjärtan. Över 100 miljoner patienter över hela världen får ersättningsterapi varje år, och mer än 1,000 ton titan implanteras i patienter.
Mekaniskt måste dessa metallimplantat ta form och förbli funktionella under användning. Våra dagliga aktiviteter inkluderar böjning, vridning, klämning och muskelsammandragningar. Dessa konstgjorda delar får inte brytas ned när de utsätts för utmattning, slitage och stötbelastningar. Titan är 50 procent lättare än rostfritt stål och har ett 20 procent högre hållfasthet/densitetsförhållande. Det är lättare och starkare. När det implanteras i människokroppen minskar det belastningen på kroppen. Patienten kommer att känna sig mer flexibel och aktiv. Det kommer att finnas ett tryck mellan den konstgjorda delen och människokroppen. Den så kallade gränsytspänningen orsakas av oanpassningen av elasticitetsmodulen. Som framgår av tabell 1 är elasticitetsmodulen för titan den lägsta av de tre materialen. Den mekaniska kompatibiliteten hos titanimplantat med mänskligt ben är mycket bättre.
Fysiologiskt avvisar kroppen främmande föremål. När rostfritt stål och samlegeringar används som biomaterial, ses ofta inflammation, rodnad och klåda kliniskt efter implantationskirurgi. Titan och titanlegeringar är välkända biologiskt inerta metalliska material. De har utmärkt korrosionsbeständighet i nedsänkningsmiljön av mänskligt blod. Det är mycket resistent mot mänskligt blod och vävnad, vilket säkerställer god kompatibilitet. Det finns praktiskt taget ingen kontaminering och allergiska reaktioner, vilket avsevärt förbättrar patientens återhämtning. Detta är grunden för den utbredda tillämpningen av titan.
I allmänhet anses kommersiellt rent titan (Cp Ti) vara den bästa kandidaten eftersom rent titan har den bästa biokompatibiliteten. Men Ti-6Al-7Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-12Mo-6Zr och Ti-6 Al-4V ELI-legeringar används också i stor utsträckning i medicinska implantat. Kolla in vår hemsida för att fråga om våra olika erbjudanden!
Ortopedisk utrustning
Ortopedis huvuduppgift är att justera skelettdeformiteter. En vriden kropp behöver yttre kraft för att hjälpa den att återgå till sin normala position. Ortopediska apparater ska ge starkt stöd och komma ihåg rätt kroppsform. Förutom slitage och korrosionsbeständighet är den unika egenskapen som krävs här formminne. Titan-nickel formminneslegeringar kombinerar stark styrka och minnesegenskaper. För närvarande är vanliga benplattor, intramedullära naglar, inre fixering av underkäken och skolioskorrigering alla gjorda av titan-nickellegeringar.
tandimplantat
Tandimplantat är lite annorlunda. Det finns tre typer av tandimplantat: osseointegrerade, miniimplantat för ortodontisk förankring och zygomatiska. Titan har använts som tandkronor, kronstift, fasta broar, porslinsbroar, bondade broar, proteshållarringar, baser, anslutningsanordningar och förstärkningsanordningar. Nästan alla metalldelar av proteser är täckta med titan.
Låt oss börja med en typisk osseointegration. Först kommer läkaren att placera "roten" eller "fröet" i käkbenet. Efter att den har lagt sig kommer överbyggnaden av tanden att ansluta sig till implantatet. Då växer det nya tänder på den. Detta är skillnaden mellan medicinska implantat och tandimplantat. Medicinska implantat är ersättningar för skadad hård vävnad, eller "lim" eller "skruvar" för att koppla ihop trasig hård vävnad. Men tandimplantat hjälper nya strukturer att växa. Vad charmigt!
Denna "enkla" procedur kräver utmärkt biokompatibilitet och termiska egenskaper. När man dricker soppa och äter glass kan folk känna sig varma och kalla, men dessa känslor kommer från munnen, inte från tänderna. Friska tänder upplever ingen irritation.
Titan har mycket låg termisk expansion. När ett titanbaserat implantat används som en "rot" expanderar det inte eller drar ihop sig inuti en persons mun. Den nybildade tanden kommer att stanna där den ska vara. Den termiska ledningsförmågan hos titan är mycket låg, endast 1/5 av rostfritt stål, 1/3 av aluminium och 1/2 av koppar. När den används som en krona överförs den inte till den verkliga tandstrukturen. Titan skyddar massan från värme och kyla.
Inom tandvårdsområdet har precisionsgjutning av titan egenskaperna för hög dimensionell noggrannhet, inga bubblor och inga krympningshåligheter. För närvarande används 4 typer av kommersiellt rent titan (Cp Ti) uteslutande för tandimplantat. De är ASTM klass 1 till 4. De har alla låga nivåer av elektronisk konduktivitet, hög korrosionsbeständighet, termodynamiskt tillstånd vid fysiologiskt pH, låg tendens att bilda joner i vattenhaltiga miljöer och isoelektriska punkter för oxider av 5-6.
Från nivå 1 till 4 minskar renheten och styrkan ökar. Grad 2 titan är den mest populära stjärnan i implantatapplikationer. Dess lägsta sträckgräns på 275 MPa är jämförbar med den för glödgade austenitiska rostfria stål. Titanlegeringar kan också användas när högre hållfasthet krävs. Legeringar som Ti-6Al-4V används också vid olika tillfällen.
Kirurgiska instrument
Vid utvecklingen av kirurgiska instrument är den första generationen kolstål, och dess prestanda kan inte längre uppfylla kraven för klinisk användning efter galvanisering. Orsakar ofta infektion. Den andra generationen är austenitiskt rostfritt stål, men krominnehållet är giftigt och har en viss inverkan på människokroppen.
Vid tillverkning av kirurgiska instrument är mekaniska egenskaper och duktilitet de första frågorna att överväga. Metallen måste ha viss formbarhet för att hålla den önskade formen utan defekter. Vissa grundläggande kirurgiska instrument är långa och tunna, såsom skalpeller, pincett och sax. För att säkerställa säker drift kräver instrumentet en viss styrka. De måste vara tillräckligt starka och inte gå sönder under operationen. Den minsta modul som krävs för kirurgiska instrument är 100 GPa. Modulen för titan är 116 GPa.
Under kirurgiska ingrepp utsätts instrument direkt för levande vävnad. Korrosionsbeständighet, biokompatibilitet och magnetiska egenskaper krävs. Titan är inte giftigt för mänsklig vävnad. Det orsakar inget immunsvar. Operationssalar utsätts ibland för magnetfält. Till exempel producerar en MRT ett magnetfält på cirka 1,5 Tesla. Detta magnetfält kan påverka kirurgiska instrument på ett antal sätt, inklusive: oönskad rörelse orsakad av magnetfältsinteraktioner (dvs. missileffekter), instrumentuppvärmning på grund av radiofrekvent (RF) kraftavsättning och fotografering i samband med instrumentanvändning. Titan är omagnetiskt för att säkerställa säker drift. Dess icke-magnetiska egenskaper eliminerar också hotet om skada på liten och känslig implanterad elektronik.
Efter operationen utförs steriliseringsprocessen under het ånga med hög temperatur. Olika rengöringsmedel används för att rengöra bakterier och infektioner. Efter upprepad rengöring ändras inte instrumentets storlek och ytkvaliteten påverkas inte. Slitaget ska också vara minimalt. Kirurger behöver instrument som fungerar varje gång de används. Titan och titanlegeringar har god korrosionsbeständighet. Drifttemperaturområdet är 150 o C till 500 o C.
Sist men inte minst, titans låga vikt gör den särskilt lämplig för mikrokirurgi. Lätta kirurgiska instrument kan minska kirurgens trötthet, särskilt under långvariga ingrepp.
Inom området för medicinsk utrustning är medicinsk titan och titanlegeringar högkvalitativa metallmaterial och används ofta. Laserelektroder, borrar och pincett är vanligtvis gjorda av titan.
