생체 의학에 사용되는 티타늄 합금

티타늄 합금은 금속 정형 외과 관절 치환술 및 뼈 성형 수술을 위해 광범위하게 사용되었습니다. 그들은 일반적으로 CNC, CAD 구동 가공 또는 분말 야금 생산에 의해 단조 또는 주조 된 막대 스톡에서 생산됩니다. 이 기술들 각각은 고유 한 장점과 단점을 가지고 있습니다. 단조 제품은 최종 형상으로 가공하는 동안 재료 손실이 심하며, 주조 시료의 경우 최종 형상의 제품을 얻는 것이 가공 및 처리 (예 : 강수 경화)를 어느 정도 제한하지만, 주조는보다 효과적입니다. 전통적인 분말 야금 방법은 또한 물질적으로 효율적이지만, 완전히 조밀 한 제품을 얻는 것이 공통적 인 문제 일 수 있습니다.

견고한 자유형 가공 (3D 인쇄)의 출현으로 주문 제작 된 생체 의학 임플란트 (예 : 고관절)를 생산할 수있는 가능성이 실현되었습니다. 현재 더 큰 규모로 적용되지는 않지만, 자유형 제조 방법은 폐기물 분말을 제조 공정에서 재활용 할 수있는 능력을 제공하며, 선택성을 원하는 특성 및 따라서 임플란트 성능에 맞게 조정합니다. 전자 빔 용융 (EBM) 및 선택적 레이저 용융 (SLM)은 Ti 합금의 자유형 제조에 적용 가능한 두 가지 방법이다. 제조 파라미터는 제품의 미세 구조에 크게 영향을 미친다. SLM에서 낮은 용융도와 함께 빠른 냉각 속도는 마텐 자이 트 알파 - 프라임 상을 주성분으로하여 매우 단단한 제품을 제공합니다.

Ti-6Al-4V

이 합금은 우수한 생체 적합성을 지니 며 세포 독성이나 유전 독성을 나타내지 않습니다. Ti-6Al-4V는 특정 하중 조건에서 전단 강도가 낮고 표면 마모 특성이 좋지 않습니다.

생체 적합성 : 특히 조직이나 뼈에 직접 접촉해야 할 때 우수합니다. Ti-6Al-4V의 전단 강도가 낮 으면 뼈 나사 나 판에 바람직하지 않습니다. 또한 표면 마모 특성이 좋지 않으며 자체 금속 및 다른 금속과 미끄럼 접촉 할 때 압착되기 쉽습니다. 질화 및 산화와 같은 표면 처리는 표면 마모 특성을 향상시킬 수 있습니다.

Ti-6Al-7Nb

이 합금은 Ti-6Al-4V가 분리되었을 때 세포 독성 결과를 나타내는 원소 인 바나듐을 함유하고 있기 때문에 Ti-6Al-4V의 생체 대체물로 개발되었습니다. Ti-6Al-7Nb는 6 % 알루미늄과 7 % 니오브를 함유합니다.

Ti6Al7Nb는 외과 임플란트에 우수한 생체 적합성을 갖는 전용 고강도 티타늄 합금입니다. 대체 고관절에 사용되며, 1986 년 초부터 임상에 사용되었습니다.