Kobalt-xrom - Cobalt-chrome - Wikipedia

Kobalt-xrom disk bilan stomatologik ko'priklar va tojlar yordamida ishlab chiqarilgan WorkNC Dental

Kobalt-xrom yoki kobalt-xrom (CoCr) a metall qotishma ning kobalt va xrom. Kobalt-xrom juda yuqori o'ziga xos kuch va odatda ishlatiladi gaz turbinalari, tish implantlari va ortopedik implantlar.[1]

Tarix

Co-Cr qotishmasi birinchi tomonidan kashf etilgan Elvud Xeyns 1900-yillarning boshlarida kobalt va xromni birlashtirib. Qotishma kabi ko'plab boshqa elementlar bilan birinchi bo'lib topilgan volfram va molibden unda. Xaynsning ta'kidlashicha, uning qotishmasi oksidlanish va korroziy bug'larga qarshi turishga qodir va qotishmani qaynab turgan azot kislotasi ta'sirida ham qoralangan ko'rinadigan alomat yo'q.[2] Ism ostida Sun'iy yo'ldosh ™, Co-Cr qotishmasi yuqori aşınmaya bardoshli bo'lishi kerak bo'lgan turli sohalarda ishlatilgan aerokosmik sanoat,[3] vilkalar pichoqlar, podshipniklar, pichoqlar va boshqalar.

Co-Cr qotishmasiga ko'proq e'tibor berila boshlandi, chunki uning biomedikal qo'llanilishi topildi. 20-asrda qotishma birinchi marta tibbiy asbob ishlab chiqarishda ishlatilgan,[4] va 1960 yilda birinchi Co-Cr protezli yurak klapani joylashtirildi, bu uning aşınmaya bardoshliligini ko'rsatib, 30 yildan ortiq davom etdi.[5] Yaqinda, mukammal chidamli xususiyatlar tufayli, biokompatibillik, Co-Cr qotishmasi yuqori erish nuqtalari va yuqori haroratlarda ajoyib quvvat, kestirib, tizzalarini, stomatologik qisman ishlarni, gaz turbinalarini va boshqa ko'plab sun'iy bo'g'inlarni ishlab chiqarish uchun ishlatiladi.[4]

Sintez

Umumiy Co-Cr qotishma ishlab chiqarishni talab qiladi kobalt qazib olish va xrom kobalt oksididan va xrom oksidi rudalar. Ikkala ruda ham toza metallarni olish uchun kamaytirish jarayonidan o'tishi kerak. Xrom odatda o'tadi aluminotermik qaytarilish texnikasi va sof kobaltga o'ziga xos ma'dan xususiyatlariga qarab turli xil yo'llar bilan erishish mumkin. Keyin toza metallar vakuum ostida birlashtiriladi elektr yoyi yoki tomonidan induksion eritish.[4] Metalllarning yuqori haroratda kimyoviy reaktivligi tufayli, jarayon kislorodni metall tomonidan qabul qilinishini oldini olish uchun vakuum sharoitini yoki inert atmosferani talab qiladi. Co-Cr-Mo qotishmasi ASTM F75, inert argon muhitida eritilgan metallarni kichik sovun orqali chiqarib, qotishmaning ingichka kukunini olish uchun darhol sovitiladi.[3]

Ammo Co-Cr qotishmasining yuqorida aytib o'tilgan usul orqali sintezi juda qimmat va qiyin. Yaqinda, 2010 yilda, Kembrij universiteti olimlari qotishmani yangi elektrokimyoviy, qattiq holatni kamaytirish texnikasi yordamida ishlab chiqarishdi. FFC Kembrij jarayoni bu eritilgan xlorid elektrolitida oksidli katodning kamayishini o'z ichiga oladi.[4]

Xususiyatlari

Co-Cr qotishmalari, asosan, passiv plyonkaning o'z-o'zidan paydo bo'lishi tufayli korroziyaga yuqori qarshilik ko'rsatadi Kr2O3 va oz miqdordagi kobalt va boshqa metall oksidlari[6] Uning biotibbiyot sanoatida keng qo'llanilishidan ko'rinib turibdiki, Co-Cr qotishmalari biokompatibilligi bilan mashhur. Bio-moslik shuningdek, filmga va bu oksidlangan sirtning fiziologik muhit bilan o'zaro ta'siriga bog'liq.[7] Shunga o'xshash yaxshi mexanik xususiyatlar zanglamaydigan po'lat Co-Cr qotishmalarining qattiqligini juda ko'paytiradigan karbidlarning ko'p fazali tuzilishi va yog'inlari natijasidir. Co-Cr qotishmalarining qattiqligi 550-800 MPa gacha o'zgarib turadi va mustahkamlik chegarasi 145-270 MPa oralig'ida o'zgarib turadi.[8] Bundan tashqari, valentlik va charchoq quvvat issiqlik bilan ishlov berilganda tubdan ko'payadi.[9] Biroq, Co-Cr qotishmalari past bo'ladi egiluvchanlik, bu tarkibiy qismlarning sinishiga olib kelishi mumkin. Bu tashvish tug'diradi, chunki qotishmalar odatda kestirib almashtirishda ishlatiladi.[10] Past egiluvchanlikni engish uchun, nikel, uglerod va / yoki azot qo'shiladi. Ushbu elementlar Co-Cr qotishmalarining boshqa fazalariga nisbatan yaxshi mexanik xususiyatlarga ega bo'lgan ph fazasini barqarorlashtiradi.[11]

Umumiy turlari

Odatda ishlab chiqarilgan va turli sohalarda ishlatiladigan bir nechta Co-Cr qotishmalari mavjud. ASTM F75, ASTM F799, ASTM F1537 juda o'xshash tarkibga ega, ammo ishlab chiqarish jarayonlari biroz boshqacha bo'lgan Co-Cr-Mo qotishmalari, ASTM F90 bu Co-Cr-W-Ni qotishmasi, va ASTM F562 - bu Co-Ni-Cr-Mo-Ti qotishmasi.[3]

Tuzilishi

Kobalt yoki xromning foizli tarkibiga va haroratga qarab, Co-Cr qotishmalari turli tuzilishlarni namoyish etadi. Qotishma tarkibida taxminan 60-75% kobalt bo'lgan g fazasi mo'rt bo'lib, sinish. FCC kristalli tuzilishi fazada uchraydi va faza fazaga nisbatan yaxshilangan kuch va elastiklikni ko'rsatadi. FCC kristalli tuzilishi odatda kobaltga boy qotishmalarda uchraydi, xromga boy qotishmalar esa BCC kristalli tuzilishga ega. Γ fazali Co-Cr qotishmasi yuqori bosimda fazaga aylantirilishi mumkin, bu HCP kristalli tuzilishini ko'rsatadi.[11]

Foydalanadi

Tibbiy implantlar

Co-Cr qotishmalari eng ko'p aşınmaya bardoshliligi va biokompatibilligi tufayli sun'iy bo'g'inlarni, shu jumladan tizza va son bo'g'inlarini tayyorlash uchun ishlatiladi.[4] Co-Cr qotishmalari moyil bo'ladi korroziya implantatsiya qilinganida atrofdagi to'qimalar bilan asoratlarni kamaytiradigan va tirnash xususiyati ehtimolini minimallashtiradigan kimyoviy inert allergik reaktsiya va immunitet reaktsiyasi.[12] Co-Cr qotishmasi, shuningdek, stent va boshqa jarrohlik implantlarni ishlab chiqarishda keng qo'llanilgan, chunki Co-Cr qotishmasi qon va yumshoq to'qimalarga ham mukammal biokompatibillikni namoyish etadi.[13] Ortopedik implantlarda ishlatiladigan qotishma tarkibi sanoat standartida tavsiflangan ASTM -F75: kobalt 27 dan 30% gacha xrom, 5 dan 7% gacha molibden, va boshqa muhim elementlarning chegaralari marganets va kremniy, 1% dan kam, temir, 0,75% dan kam, nikel, 0,5% dan kam va uglerod, azot, volfram, fosfor, oltingugurt, bor va boshqalar.[1]

Implantatlar uchun kobalt-xrom-molibden (CoCrMo) dan tashqari, kobalt-nikel-xrom-molibden (CoNiCrMo) ham ishlatiladi.[iqtibos kerak ] CoNiCr qotishmalaridan chiqarilgan Ni ionlarining mumkin bo'lgan toksikligi va ularning cheklangan ishqalanish xususiyatlari bu qotishmalarni artikulyatsion komponentlar sifatida ishlatishda tashvish tug'diradi. Shunday qilib, CoCrMo odatda umumiy qo'shilish uchun dominant qotishma hisoblanadi artroplastika.[iqtibos kerak ]

Tish protezlari

Co-Cr qisman protezi.

Co-Cr qotishmasi protezlar va aktyorlar qisman tish protezlari tez-tez 1929 yildan beri oltin qotishmalariga nisbatan arzonligi va zichligi pastligi sababli ishlab chiqarilgan; ammo, Co-Cr qotishmalari yuqori ko'rsatkichga ega elastiklik moduli va tish protezi uchun muhim omillar bo'lgan tsiklik charchoqqa chidamlilik.[14] Qotishma odatda dental qismlar uchun metall ramka sifatida ishlatiladi. Ushbu maqsad uchun taniqli brend Vitallium.

Sanoat

Yuqori korroziya va aşınmaya bardoshlik kabi mexanik xususiyatlar tufayli Co-Cr qotishmalari (masalan, Stellitlar ) shamol turbinalarini, dvigatel qismlarini va yuqori aşınmaya bardoshli bo'lishi kerak bo'lgan boshqa ko'plab sanoat / mexanik qismlarni ishlab chiqarishda ishlatiladi.[3]

Co-Cr qotishmasi, shuningdek, moda sanoatida zargarlik buyumlarini, ayniqsa to'y bantlarini tayyorlash uchun juda ko'p ishlatiladi.

Xavf

Co-Cr qotishma vositalaridan va protezlashdan chiqarilgan metallar allergik reaktsiyalar va teriga olib kelishi mumkin ekzema.[15] Bio-mosligi pastligi sababli protezlash yoki nikel massasi yuqori bo'lgan Co-Cr qotishmasidan foydalanadigan har qanday tibbiy asbob-uskunalardan saqlanish kerak. nikel inson tanasida eng keng tarqalgan metall sezgir.[11]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ a b ARCAM ASTM F75 CoCr qotishmasi Arxivlandi 2011-07-07 da Orqaga qaytish mashinasi
  2. ^ Xeyns, E. Metall qotishma. AQSh patent raqami. 873745; 1907 yil.
  3. ^ a b v d Ratner, B. D .; Xofman, A. S .; Shoen, F. J .; Limonlar, J. E. Biomaterialshunoslik, 2-nashr; Akademik matbuot, 1996 y.
  4. ^ a b v d e Xislop, D. J. S .; Abdelkader, A. M.; Koks, A .; Fray, D. J. Biyomedikal jihatdan muhim bo'lgan Co-Cr qotishmasining elektrokimyoviy sintezi. Acta Materialia. 2010, 58, 3124-3130.
  5. ^ Tarziya, V .; Bottio, T .; Testolin, L .; Gerosa, G. Mitral Positioin tarkibidagi Starr-Edvards taxminining kengaytirilgan (31 yosh) chidamliligi. Interfaol CardioVasc Thorac Surg. 2007, 6, 570-571.
  6. ^ Bettini, E .; Leygraf, C .; Pan, J. CoCrMoAlloy uchun oqimning ko'payish xususiyati: suvning oksidlanishiga qarshi "transversiv" eritma. Int. J. Elektrokimyo. Ilmiy ish. 2013,8, 11791-11804.
  7. ^ Zimmermann, J .; Ciacchi, L. C. CoCr qotishma yuzalarida selektiv Cr oksidlanishining kelib chiqishi. J. Pjus. Kimyoviy. Lett. 2010, 1, 2343-2348.
  8. ^ Karek, A .; Babich, J. Z .; Shouperl, Z.; Tomislav, B. Metall asos asoslari uchun Co-Cr qotishmalarining mexanik xususiyatlari. Int. J. Prostodont. Qayta tiklash. Tish. 2011, 1, 13-19.
  9. ^ Devine, T. M.; Vulff, J. Kast va boshqalar Ferforje kobalt-xrom jarrohlik implantlari qotishmalari. J. Biomed. Mater. Res. 1975, 9, 151-167.
  10. ^ Longquan, S .; Nortvud, D.; Cao, Z. Qayta ishlangan biomedikal kobalt-xrom qotishmasining xususiyatlari. J. mat. Ilmiy ish. 1994, 29, 1233-1238.
  11. ^ a b v Li, S .; Nomura, N .; Chiba, A. N-qo'shish va Cr-boyitish kombinatsiyasi bilan biotibbiyotli Co-Cr-Mo qotishmalarining mexanik xususiyatlarini sezilarli darajada yaxshilash. Materiallar bilan operatsiyalar. 2008, 2, 260-264.
  12. ^ Hermavan, X .; Ramdan, D .; Djuansja, J. R. P.; Biyomedikal dasturlar uchun metallar. Biomedikal muhandislik - nazariyadanIlovalar. 2011, 410-430.
  13. ^ Kereiakes, D. J .; Koks, D. A .; Hermiller, J. B .; Midei, M. G.; Kobalt xrom koronar stent qotishmasining foydaliligi. Amer. J. Kardi. 2003, 92, 463-466.
  14. ^ Cheng, X .; Xu, M.; Chjan, X.; Vu, V.; Chheng, M .; Li, X. Qisman olinadigan tish protezlari uchun kobalt-xrom qotishma kliplarining tsiklik charchoq xususiyatlari. J. Protez Dent. 2010, 104, 389-396.
  15. ^ Kettelarij, J. A .; Liden, C .; Axen, E .; Julander, A. Kobalt, nikel va xrom releflari tish vositalari va qotishmalaridan. Dermitit bilan bog'laning. 2014, 70, 3-10.