上海医疗器械展会Medtec浅谈电镀工艺对医疗器械部件的神助力
2024-09-26
电镀可广泛应用于各行各业,其基本工艺原理是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜。上海医疗器械展会Medtec认为,尽管电镀工艺已有200多年的历史,但仍在当今制造工艺和工程部件小型化等领域对材料的性能改善起到决定性作用。特别是在医疗器械领域,电镀能增强材料的生物相容性、抗腐蚀性、增加硬度、防止磨耗,提高导电性、光滑性、耐热性和表面美观,是确保植入物、医用传感器和其他医疗设备性能良好稳定的有力保障。在本篇中,我们将了解到电镀的相关历史及其在医疗领域的应用,并就如何通过电镀来改善医用部件的品质和特性展开进一步探讨,以期为未来医疗器械创新奠定基础。
电镀的起源与发展
最先公布的电镀文献是1800年由意大利教授提出的镀银工艺。1805年,他又提出了镀金工艺。通过在电池与金溶解液之间连接一根导线,即所谓的伏打电堆,然后再将一个金属物体连接到导线,金原子会均匀地附着到物体上,形成一层薄膜,这可谓是世界上第一个镀金案例。此后这项技术尤其在珠宝制造和电子元件生产中得到广泛应用。
电镀也能被称之为“电化学增材制造”,现如今其工艺更加多样化。电镀时,镀层金属或其他不溶性材料做阳极,待镀的工件做阴极,镀层金属的阳离子在待镀工件表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰,且使镀层均匀、牢固,需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液,以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层,改变基材表面性质或尺寸。
在大多数情况下,电镀基材需具备导电性,但最新的技术突破允许我们在3D打印的塑料部件上覆盖镀层,且镀层厚度极薄,某些情况下甚至可薄至0.10微米(0.000004英寸),因此该技术成本效益极高。此外,电铸作为电镀的特殊应用,是指利用金属的电解沉积原理来精确复制某些复杂或特殊形状的工件。
电镀在医疗器械中的广泛应用
目前电镀技术已成熟应用于众多行业如电子元件、航空航天、汽车仪表和医疗设备等,功能旨在改善核心部件的性能并提升成本效益。另外,电镀牺牲层可减少零件的腐蚀,延长零件寿命,提高导电性。
就医疗器械领域应用而言,电触点会首选镀金工艺,以提升导电性和耐腐蚀性。在医疗成像设备中,电镀通常用于覆盖关节镜和内窥镜工具等设备中的金属部件,可在很大程度上起到防腐保护作用。在骨科和牙科领域,螺钉、钢板和置换关节等植入物经过电镀后,可提高耐腐蚀性和材料生物相容性。再比如从简单的听诊器到更复杂的放射设备,通过电镀外壳即可用来保护其内部机制并提高耐用性。医用编制导管表面通过电镀可用来锁定交叉点,并尽可能减少扭结,这将不仅提高导管插入人体的精准度,还可减少对患者造成身体不适的风险。此外,许多医疗手术工具经过电镀后还可提升抗菌或导电导热性能。
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电镀技术如何推动医疗器械创新
在医疗器械应用案例中,镀层金属可选择多种合金类型。例如,镀金可提高产品的质量和可靠性,因此被应用于制造各种医疗器械,如手术刀、导管、呼吸机等。其实金作为一种多用途金属,具备良好的生物相容性、导电性以及卓越的耐腐蚀性,不愧是电连接器、心脏支架、起搏器和牙冠镀层材料的热门选择。
银一般具备超高的导电性、导热性,以及优良的抗菌性能。铜是一种丰富且高导电性金属,比较适用于电气和热力应用,同时也具有较强的抗菌性。锡是一种相对成本较低、无毒和耐腐蚀性材料,经常用于医疗辐射设备中的铅和钨屏蔽。镍是另一种常用于电镀层的金属,具有高度耐腐蚀性,尤其是磺胺酸镍,经常被用作电触点上镀金和镀银的延展性基底层。铂则是一种不太常见且价格昂贵的选择,它不仅坚硬耐腐蚀,而且具有高度的生物相容性,可作为导管、起搏器和植入物的绝佳镀层选择。
钽是一种极具潜力的镀层选择,具有优良的生物相容性、耐久性和柔韧性。与许多其他镀层材料相比,钽镀层的植入物表现出较低的磨损率,这一点仍需进一步研究来确定其潜在应用的真实程度。
电镀在医疗领域应用中的几大优势
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提升植入物的生物相容性,保证患者安全。
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提高膝关节或髋关节置换等大型植入物的耐久性,防止与人体组织或内部器官接触时发生过敏反应。
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器械设备内部关键部件的高导电镀层可有助于设备在高速运转时排热散热。
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对于内窥镜或手术夹等可多次重复使用的器械工具,电镀可大大提升其对高碱溶液的耐腐蚀性,减少磨损并延长使用寿命。
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合适的镀层金属选择可提高抗菌性能。
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高密度金属,尤其金可有效阻挡辐射。
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在不锈钢和镍钛合金表面镀镍/金,可在一定程度上解决不同金属间难以焊接的问题,并降低成本。
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更多潜在优势。
上海医疗器械展会Medtec小编总结一下,电镀工艺在很多方面都有利于患者和器械设备制造商。随着微创手术的日益普及,对小型手术工具的需求也越来越大。而电镀工艺则恰恰在生产制造这些微创手术工具中发挥关键作用。如镀层可助力导管定位功能事半功倍,可确保支架或瓣膜等植入物快速精准地放入人体目标位置。
文章来源:Alleima Medical合瑞迈医疗