NiTi مرکبات کی کامیاب طبی ایپلی کیشنز مینوفیکچرنگ کے پورے عمل کے سخت کنٹرول پر منحصر ہیں، کیونکہ نقائص کو حتمی مصنوعات میں منتقل کیا جا سکتا ہے۔ اس سلسلے میں کئی معیارات موجود ہیں، جن میں ASTM F2063 شامل ہیں، جو نہ صرف میڈیکل گریڈ کے نکل ٹائٹینیم مرکب میں آکسیجن اور نائٹروجن کی مقدار کو 500 حصوں فی ملین (ppm) تک محدود کرتے ہیں، بلکہ نکل کو بھی طبی پیداوار میں استعمال کیا جاتا ہے۔ گریڈ کا سامان. ٹائٹینیم مرکب پگھلنے میں شمولیت کا زیادہ سے زیادہ سائز 39 μm تک محدود ہے۔ یہ سیکشن Nitinol کی تیاری کے مختلف مراحل اور طریقوں کو دیکھے گا، ان کی اہمیت، ان کے فوائد اور نقصانات، اور میڈیکل گریڈ Nitinol کی پروسیسنگ کے لیے ان کی مناسبیت پر روشنی ڈالے گا۔
01. کاسٹنگ/پگھلانے کا عمل
اس کے اعلی ٹائٹینیم مواد کی وجہ سے، پگھلا ہوا نائٹینول انتہائی رد عمل ہے اور اسے ویکیوم میں پروسس کیا جانا چاہیے۔ معدنیات سے متعلق عمل NiTi مرکب بنانے کے لیے سب سے عام ہیں اور ان میں ویکیوم انڈکشن پگھلنے (VIM)، ویکیوم آرک ریمیلٹنگ (VAR)، الیکٹران بیم پگھلنا اور پلازما آرک پگھلنا (PAM) شامل ہیں۔ ان چار طریقوں میں، نکل ٹائٹینیم مرکب بنیادی طور پر ایک سے زیادہ VAR یا VIM پہلے اور پھر VAR کے ذریعے تیار کیے جاتے ہیں۔ یہ حصہ ان طریقوں پر مختصراً بحث کرتا ہے، جبکہ جدول 1 ان کے فوائد اور حدود کو نمایاں کرتا ہے۔ مزید برآں، جیسا کہ جدول 2 میں دکھایا گیا ہے، چونکہ یہ طبی گریڈ ایپلی کیشنز کے لیے NiTi مرکب کا جائزہ ہے، اس لیے کاربن اور آکسیجن، یکسانیت، اور کیمیائی ساخت کی حساسیت کی بنیاد پر مناسبیت کا تجزیہ بھی کیا گیا، کیونکہ یہ عوامل مرکب کے معیار کو متاثر کرتے ہیں۔ اور اس طرح اس کی کارکردگی.
ٹیبل 1. نٹینول کاسٹنگ/پگھلنے والے مینوفیکچرنگ طریقوں کے فوائد اور حدود۔
ٹیبل 2۔ طبی ایپلی کیشنز کے لیے NiTi مرکبات کی پروسیسنگ کے لیے موزوں پر مبنی طریقوں کا موازنہ۔
01.1. ویکیوم انڈکشن پگھلنا (VIM)
VIM پگھلے ہوئے گریفائٹ کروسیبل پر مشتمل ہوتا ہے جسے سٹیل کے خول کے اندر رکھا جاتا ہے اور خلا سے جڑا ہوتا ہے۔ جب گریفائٹ کروسیبل اور دھاتی چارجز میں ایڈی کرنٹ متعارف کرایا جاتا ہے، تو الیکٹرو ڈائنامک قوتیں پیدا ہوتی ہیں جو پگھلنے اور مکس کرنے میں مدد کرتی ہیں۔ VIM NiTi مرکبات کی تجارتی پیداوار کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والا عمل ہے۔ ویکیوم پگھلنے کے دیگر عملوں کے مقابلے میں، یہ پگھلنے کے ذریعے وقت، دباؤ، درجہ حرارت اور بڑے پیمانے پر منتقلی کے آزاد کنٹرول کے ذریعے یکسانیت اور مرکب مرکب پر زیادہ لچک اور بہتر کنٹرول فراہم کرتا ہے۔ تاہم، چونکہ گریفائٹ کروسیبل استعمال کیے جاتے ہیں، وہ کاربن آلودگی کے لیے حساس ہوتے ہیں۔ عام کاربن ناپاکی کی سطح 300 اور 700 پی پی ایم کے درمیان ہوتی ہے، حالانکہ محتاط کنٹرول کے ساتھ، 200 اور 500 پی پی ایم کے درمیان کاربن کی سطح کے ساتھ انگوٹ ممکن ہے۔
01.2. ویکیوم آرک ریمیلٹنگ (VAR)
ویکیوم آرک ریمیلٹنگ میں، قابل استعمال یا ناقابل استعمال الیکٹروڈز کو ویکیوم ماحول میں آرک کا استعمال کرتے ہوئے مسلسل ریمیلیٹ کیا جاتا ہے۔ VAR پگھلنے سے انتہائی اعلیٰ پاکیزگی کے مرکب پیدا ہوتے ہیں اور اس لیے اسے VIM انگوٹوں کی صفائی اور ساخت کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ تاہم، پورا پنڈ بیک وقت نہیں پگھلا ہے اور مطلوبہ یکسانیت حاصل کرنے کے لیے متعدد پگھلنے کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔
01.3. پلازما آرک میلٹنگ (PAM)
پلازما آرک پگھلنے کے عمل میں، ان پٹ عنصری دھات کو تانبے کے پانی سے ٹھنڈا کرسٹلائزر میں رکھا جاتا ہے اور پھر آرگن پلازما برنر کے نیچے ایک سرپل کے ذریعے پہنچایا جاتا ہے۔ یہ طریقہ ویکیوم انڈکشن فرنس کروسیبلز کے استعمال سے پیدا ہونے والی آلودگی کو ختم کرتا ہے۔ لہذا، PAM کمپنی کی طرف سے تیار کردہ نکل ٹائٹینیم مرکب VIM کمپنی کے تیار کردہ نکل ٹائٹینیم مرکب سے زیادہ پاکیزگی اور بہتر سنکنرن مزاحمت کا حامل ہے۔ اس میں بہت چھوٹی شمولیتیں بھی ہیں، جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔ تاہم، اس میں کم یکسانیت ہے اور VIM سے ملتی جلتی یکسانیت حاصل کرنے کے لیے متعدد PAM ٹارچز کی ضرورت ہے۔
تصویر 3. PAM (a) اور VIM (b) ہاٹ رولڈ اور مکمل طور پر اینیلڈ Ni50.8Ti49.2 سلاخوں کی SEM تصاویر۔ تیر عام شمولیت gr4 کی طرف اشارہ کرتا ہے۔
01.4. الیکٹران بیم پگھلنا
اس طریقہ میں، ویکیوم انڈکشن فرنس میں تیار کردہ گول پنڈ کو الیکٹرانک ہیٹنگ سے پگھلا دیا جاتا ہے جس میں VIM (10 Pa) سے کہیں زیادہ ویکیوم (10^(-2) Pa) ہوتا ہے۔ کروسیبل کی عدم موجودگی کے ساتھ مل کر، مزید کاربن آلودگی کا خطرہ ختم ہو جاتا ہے اور پگھلنے کا معیار پنڈ کے معیار پر منحصر ہوتا ہے۔ ای بی ایم 70 پی پی ایم (VIM سے 4-10 گنا کم) آکسیجن مواد کے ساتھ انتہائی خالص ہے۔
01.5. پگھلنے کے عمل کا خلاصہ
پگھلنے کے عمل کے دوران، اس بات کو یقینی بنانے کے لیے بہت احتیاط کی جانی چاہیے کہ انکلوژنز اور کاربن/آکسیجن کی زیادہ مقدار جو مرکب پر منفی اثر ڈال سکتی ہے، کو کم سے کم کیا جائے۔ مثال کے طور پر، مطالعے سے پتہ چلا ہے کہ شمولیت کی موجودگی نہ صرف حتمی مصنوع پر منفی اثر ڈالتی ہے بلکہ مشینی عمل کو بھی متاثر کر سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ شمولیت سے پاک مرکبات کے مقابلے میں NiTi مرکبات کو موڑتے وقت ٹول کی زندگی مختصر ہو سکتی ہے۔ یہ بات مشہور ہے کہ غیر دھاتی شمولیت جیسے کاربائیڈز (TiC) اور انٹرمیٹالک آکسائیڈ (Ti4Ni2Ox) پگھلنے کے عمل کے دوران NiTi الائے طبی آلات میں داخل ہونے پر تھکاوٹ کی ناکامی کا سبب بن سکتے ہیں۔ شمولیتیں الیکٹرو پولشڈ NiTi الائے کی سنکنرن کے لیے حساسیت کو بھی متاثر کرتی ہیں، جس میں شمولیت کے سائز کا شمولیت کی تعداد سے زیادہ اثر ہوتا ہے۔
02.پاؤڈر دھات کاری کا عمل (PM)
پاؤڈر دھات کاری کے عمل میں روایتی دھات کاری کے عمل اور اضافی مینوفیکچرنگ (AM) کے عمل شامل ہیں۔ روایتی پاؤڈر دھات کاری کے عمل میں روایتی سنٹرنگ (CS)، ہاٹ آئسوسٹیٹک پریسنگ (HIS)، اسپارک پلازما سنٹرنگ (SPS)، میٹل انجیکشن مولڈنگ (MIM) اور خود کو پھیلانے والے اعلی درجہ حرارت کی ترکیب (SHS) شامل ہیں۔ دوسری طرف، اضافی مینوفیکچرنگ پی ایم کے عمل میں سلیکٹیو لیزر میلٹنگ (SLM)، لیزر انجینئرڈ نیٹ شیپنگ (LENS)، الیکٹران بیم میلٹنگ (EBM)، اور سلیکٹیو لیزر سنٹرنگ (SLS) شامل ہیں۔ ان عملوں کے فوائد اور حدود کو جدول 4 میں دکھایا گیا ہے۔
جدول 4۔ پاؤڈر میٹالرجی NiTi الائے مینوفیکچرنگ کے طریقوں کے فوائد اور حدود۔
اگرچہ کاسٹنگ کا عمل نکل ٹائٹینیم مرکب بنانے کے لیے زیادہ مقبول ہے، خاص طور پر طبی ایپلی کیشنز کے لیے، پاؤڈر میٹالرجی نے ثابت کیا ہے کہ اس میں کچھ علاقوں میں کاسٹنگ کا مقابلہ کرنے یا اس سے بھی بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرنے کی صلاحیت ہے، بشمول جہاں علیحدگی نہیں ہوتی ہے۔ اعلی مرکب مرکبات کم درجہ حرارت پر حاصل کیے جاتے ہیں، جس کے نتیجے میں آئسوٹروپک جسمانی اور مکینیکل خصوصیات ہوتی ہیں۔ درحقیقت، پاؤڈر میٹالرجی سے وابستہ تیز رفتار استحکام (RS) بعض اوقات جسمانی اور میکانکی خصوصیات کو بہتر بناتا ہے۔ یہ بہت اہم ہے کیونکہ اس کا دستک پر اثر ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک یکساں اور عمدہ مائیکرو اسٹرکچر مشینی خصوصیات کو بہتر بناتا ہے، جبکہ پاؤڈر میٹالرجی کی طرف سے فراہم کی جانے والی نرمی سرد اور گرم کام کرنے والی خصوصیات کو بہتر کرتی ہے جیسے رولنگ، ایکسٹروشن اور فورجنگ۔ عام طور پر، مادی خصوصیات میں بہتری مصنوعات کی شیلف زندگی کو متاثر کرے گی۔ مصر دات کی یکسانیت کو بہتر بنانے کے لیے، مصر دات پاؤڈر sintering خام دھاتی پاؤڈر sintering سے زیادہ مقبول ہے. پاؤڈر میٹالرجی کا استعمال مرحلے کی منتقلی کے درجہ حرارت کو کنٹرول کرنے کے لیے بھی کیا جا سکتا ہے۔
تجارتی طور پر، PM کو غیر محفوظ NiTi مرکب بنانے کے لیے استعمال کیا گیا ہے۔ اس سلسلے میں، HIP، MIM اور SHS جیسے مختلف طریقے غیر محفوظ NiTi امپلانٹس کے لیے بنیادی شرائط کو پورا کرتے ہیں۔ ان ضروریات میں شامل ہیں: 30% اور 80% کے درمیان کھلی اور باہم جڑی ہوئی پورسٹی، 100 μm اور 600 μm کے درمیان سوراخ کا سائز، زیادہ طاقت (کم از کم 100 MPa 2% سٹرین)، کم ینگز ماڈیولس ( ینگز ماڈیولس کینسر کی ہڈی کے قریب (<3 GPa) or cortical bone (10-20 GPa)) and high recovery strain (more than 2% recovery after 8% loading).
تاہم، کچھ مسائل ایسے ہیں جو میڈیکل گریڈ نکل ٹائٹینیم الائے پاؤڈر میٹالرجی مواد کے مکمل استعمال میں رکاوٹ ہیں۔ سب سے پہلے، آکسیجن کنٹرول ایک سنگین چیلنج ہے، کیونکہ عام پاؤڈر میٹالرجی NiTi حصوں میں آکسیجن کی سطح 3000 ppm تک ہوتی ہے۔ اگرچہ احتیاط کے ساتھ اسے 1500 پی پی ایم تک کم کیا جا سکتا ہے، لیکن اس آکسیجن کی سطح کا نرمی اور تھکاوٹ پر اثر اب بھی تشویش کا باعث ہے۔ مزید برآں، اعلی پوروسیٹی سے پیدا ہونے والے بڑے بے نقاب سطح کے رقبے کی وجہ سے، نکل لیچنگ ایک سنگین مسئلہ ہے جس کی وجہ سے اس کے نقصان دہ اثرات جیسے سیل الرجی، جینوٹوکسٹی اور سائٹوٹوکسیٹی پیدا کرنے کی صلاحیت ہے۔ مزید برآں، سوراخ نہ صرف NiTi کی سنکنرن مزاحمت کو کم کرتے ہیں، بلکہ نکل کے اخراج کو بھی متاثر کرتے ہیں، جو ٹھوس NiTi کی نسبت SHS کے ساتھ بنائے گئے غیر علاج شدہ غیر محفوظ NiTi میں دو آرڈرز زیادہ ہے۔
اس کے علاوہ، sintered alloys زیادہ ٹوٹنے والے آکسائڈ مواد کے ساتھ مرکب پیدا کرتے ہیں (Ti4Ni2Ox:0 < x 1 سے کم یا اس کے برابر)۔ آخری لیکن کم از کم، Ni-Ti الائے پاؤڈر کی کثافت کا عمل مشکل ہے، جس کی بنیادی وجہ نکل اور ٹائٹینیم کے درمیان پھیلاؤ کے فرق اور انتہائی exothermic نکل-ٹائٹینیم الائے تشکیل دینے والے رد عمل اور Ni3Ti، Ti2Ni مائع eutectic Capillary اثر کی موجودگی کی وجہ سے ہے۔