Тема 1.4. « Основы материаловедения мфт.

1. Исходное сырье и материалы для производства МФТ

2. Металлы. Классификация, применение в медицине.

3. Защита изделий из металла от коррозии.

4. Стекло и керамические материалы, их применение в медицине.

5. Полимерные материалы. Резина. Пластмассы. Применение в медицине.

6. Технологический процесс изготовления изделий из металла.

6. Исходное сырье и материалы для производства мфт

Качество медицинских изделий в значительной мере определяется свойствами материалов, из которых они изготовлены. К медицинским материалам предъявляют следующие требования:

• биологическая инертность и не токсичность по отношению к тканям и средам организма;

• устойчивость к асептической и стерилизационной обработке;

• стойкость к коррозии.

В течении своего жизненного цикла материалы могут существенно изменять свои свойства как в сторону повышения качества изделия, так и его снижения. Поэтому необходимо знание свойств материалов и возможности их изменения в нужном направлении, а также способов сохранения заданных свойств.

Свойства материалов

Каждый материал обладает определенными механическими, электрическими, тепловыми, химическими и иными свойствами, определяющими его назначение и способы обработки.

Механические свойства. Механические свойства характеризуют сопротивляемость материалов к внешним нагрузкам. ( растяжение, сжатие, изгиб, кручение, срез, или совместному действию нескольких видов нагрузки). Для металлов и конструкционных пластмасс наиболее распространены испытания на растяжение, твердость, ударный изгиб. Хрупкие конструкционные материалы (например, керамику, металлокерамику) часто испытывают на сжатие и статический изгиб. Механические свойства композиционных материалов, кроме того, оценивают в ходе испытаний на сдвиг. Механические свойства служат ведущими факторами при оценке свойств конструкционных материалов, наиболее широко применяемых в медицинской промышленности при изготовлении хирургических инструментов, медицинского оборудования и других изделий.

Электрические свойства определяют характер применения того или иного материала в производстве электромедицинской аппаратуры.

Оптические свойства выступают одним из определяющих параметров стекла.

Химические свойства характеризуют взаимодействие материалов с другими веществами. Для медицинских изделий из металлов большое значение имеет коррозийная стойкость.

Сырье – это различные вещества и материалы, используемые для производства готовых изделий. Они различаются по химическому составу и происхождению.

Классификация сырья представлена на рис.

Классификация основных видов исходного сырья для производства МФТ.

По химическому составу вещества и материалы делят на органические и неорганические, по происхождению - на природные, искусственные и синтетические.

Органическое сырье: животное – шерсть, шелк, кости и др.; растительное- древесина, хлопок, лен, лекарственные растения; синтетическое – каучук, резина, смолы, пластмассы

7. Металлы. Классификация, применение в медицине.

В настоящее время в производстве медицинских изделий используются различные сплавы. Сплав делятся на 2 вида:

* сплавы на основе железа – черные металлы (сталь – до 2% С (углерода), чугун – свыше 2 % С)

* остальные сплавы – цветные металлы

По химическому составу стали подразделяют на углеродистые(от 0,25% - 0,6% углерода) и легированные( сталь и различные элементы- хром, марганец, никель).

По назначению стали подразделяют на: конструкционные (для деталей машин, приборов), инструментальные (для инструментов), специального назначения с особыми свойствами (жаростойкие, нержавеющие, износостойкие и др.)

Для изготовления медицинских инструментов используют разные марки углеродистых сталей: У7А – У12А ( У - углеродистая сталь, 7-12 – содержание углерода, А – качественная сталь).

Металлы - простые вещества, обладающие в обычных условиях характерными свойствами: высокой электро- и теплопроводностью, отрицательным температурным коэффициентом электропроводности, способностью хорошо отражать электромагнитные волны ( блеск и непрозрачность), пластичностью. В твердом состоянии металлы имеют кристаллическое строение. В производстве обычно используют сплавы. Под металлическими сплавами понимают твердые и жидкие системы, образованные главным образом сплавлением двух или более металлов, а также металлов с различными неметаллами. Сплавы часто обладают более высокими механическими и физическими свойствами, чем составляющие их чистые металлы.

Сплавы черных металлов.

Черные металлы - техническое название железа и железных сплавов( сталь, чугун и ферросплавы). Они составляют 95% мировой металлопродукции.

Чугун представляет собой сплав железа с углеродом. В медицинской промышленности применяют чугун для изготовления базовых деталей медицинского оборудования (основания операционных и перевязочных столов и кресел, крестовин стоек различных приборов и аппаратов).

Стали. В отличие от чугуна в стали, содержание углерода не превышают 2%, что определяет ее свойства. Существует большое количество марок стали, отличающихся по химическому составу, структуре, свойствам. Из стали изготавливают многие мед. инструменты и детали мед. оборудования и аппаратуры. По химическому составу стали подразделяются на углеродистые и легированные ( нержавеющие). Углеродистая сталь содержит кроме железа и углерода, марганец и кремния. Для изготовления мед. изделий применяют углеродистые стали марок У7А , У8А, У10А, У12А. Согласно ГОСТу Р 50328.11 - 92 для изготовления хирургических инструментов рекомендовано применение 15 марок нержавеющей ( легированной) стали. Нержавеющие стали маркируют латинскими буквами от «А» до «R». В России применяются буквенно-цифровое обозначение марок стали. Например, мартенситная сталь марки «R» имеет обозначение 90Х18МФ, означающее, что сталь этой марки содержит 9% углерода и 18% хрома.

Цветные металлы.

В изготовлении мед. инструментов и оборудования наиболее распространены сплавы меди. Медь обладает высокой электро- и теплопроводностью, высокой коррозионной стойкостью, хорошо полируется.

Медные сплавы: Латуни - сплав меди с цинком. Наиболее широко используется в медицинской промышленности ( стерилизаторы, бужи, катетеры, зонды и др.)

Бронзы : оловянные - при необходимости высокой коррозионной стойкости в сочетании с прочностью( стерилизационно- дистилляционная аппаратура) и безоловянные - имеют высокие механические, антикоррозийные и др. свойства.

Нейзильбер - сплав меди с цинком, никелем и кобальтом (высокая коррозионная устойчивость - канюли, глазные ложки, зонды Воячека).

Алюминий и его сплавы: легче меди по весу. В приборостроении применяют следующие алюминиевые сплавы: с особыми физическими свойствами (АМцМ-1, обладает низким температурным коэффициентом электрического сопротивления и САС-1 , обладает пониженным коэффициентом термического расширения),

дюралюминий ( обладает наиболее высокой коррозионной стойкостью в закаленном и естественно состаренном состояниях), силумин ( сплав алюминия с кремнием, для изготовления мед. аппаратуры, коррозионная стойкость во влажной и морской атмосферах) .

Титан и его сплавы: Содержат алюминий, молибден или ванадий. Материал для мед. инструментов( малый удельный вес, высокие механические свойства, коррозионная стойкость). Отмечается хорошее прорастание костной ткани в титановые имплантаты, инструменты не нуждаются в покрытии.

Магний и его сплавы: имеют малую плотность при высоких механических свойствах. Высокая коррозийная стойкость и хорошая обрабатываемость давлением. Применяют для выпуска из них изделий для оптических устройств и электромедицинской аппаратуры.

Свинец : обладает низкой проницаемостью для рентгеновского и радиоактивного излучения, высокой пластичностью. Используют в химической аппаратуре для облицовок, резервуаров, ванн, желобов, трубопроводов.

Цинк: обладает низкой температурой плавления, хорошими литейными свойствами, высокой стойкостью на воздухе и пресной воде. Используют для антикоррозийных покрытий и протекторов железа, стали, и других металлов.

Золото, серебро, платина : используют для изготовления мед. изделий

( химической посуды, термопар, припоев, контактов и т.д.) Серебро используют в производстве отдельных видов офтальмологических и стоматологических инструментов. Платина применяется для изготовления наиболее точных термометров сопротивления, а также хирургических игл.

Прецизионные сплавы: - металлические сплавы с особыми физическими свойствами ( магнитными, электрическими, тепловыми, упругими), созданы на основе железа, никеля, кобальта, меди, ниобия. Незаменимы при изготовлении узлов особо чувствительных приборов и установок , экспериментальной аппаратуры, датчиков.