|
Описание установки вакуумного ионно-плазменного напыления биосовместимых покрытий
на имплантаты
1. Назначение, отличительные особенности комплекса вакуумного ионно-плазменного
напыления биоинертных покрытий
Основное назначение комплекса – напыление специальных (в том числе нанокомпозитных)
покрытий на изделия-имплантаты (спицы для остеосинтеза, пластины и винты к ним) с целью
придания им комплекса требуемых (физико-химических, механических, биологических) свойств.
Комплекс должен использоваться в составе крупно- и среднесерийных производств изделий
медицинского назначения.
2. Основные отличительные особенности комплекса вакуумного ионно-плазменного напыления:
- Мобильность, компактность, комплекса вакуумного напыления;
- Простота монтажа оборудования;
- Малые затраты по подготовке производственных площадей под размещение оборудования;
- Оборудование имеет минимальные габаритные размеры, потребление электроэнергии и воды
для решения данных технологических задач;
- Малое количество рабочего и обслуживающего персонала средней квалификации;
- Конструкция оборудования имеет удобный доступ к отдельным узлам и агрегатам
для обслуживания и ремонта;
- Полный автоматизированный контроль параметров процесса нанесения и качества покрытий
с постоянным ведением протокола;
- Хорошая отработанность всех комплектующих изделий и узлов комплекса вакуумного напыления;
- Широкий спектр и высокая оперативность по смене различных типов покрытий, формируемых
на поверхностях имплантатов;
- Предусмотрена возможность индивидуально подобрать оптимальную номенклатуру комплектующих
комплекса вакуумного напыления для решения конкретных технологических задач Заказчика;
- Возможность развития комплекса вакуумного напыления покрытий как по технологическим
возможностям, так и по увеличению производительности.
Отработка технологий, заложенных при проектировании и изготовления комплекса напыления
вакуумных ионно-плазменных покрытий, была начата в 2000г. в ходе совместной работы
ИМЕТ им.Байкова, "ЦИТО" им.Приорова, ММА им.Сеченова, МАИ (ГТУ) по проекту
ГНТП "Новые материалы и химические продукты". Дальнейшее развитие технологий вакуумного
ионно-плазменного напыления биосовместимых покрытий на имплантаты осуществлялось на
экспериментально-промышленном производстве ООО "Гратон-СК".
3. Общий состав комплекса вакуумного напыления
Комплекс вакуумного напыления ионно-плазменных биосовместимых покрытий включает в себя:
3.1 По оборудованию:
- Участок мойки и сушки имплантатов перед напылением;
- Установку вакуумного ионно-плазменного магнетронного напыления биосовместимых покрытий.
3.2 По технологическому обеспечению:
- Технологическая инструкция (полный технологический регламент) напыления биосовместимых
покрытий на комплексе вакуумного напыления;
- Комплект технологических описаний и инструкций на оборудовании комплекса (ТО и ИЭ);
- Технологии (Технологические карты) напыления типовых покрытий;
- Типовые должностные инструкции рабочего и обслуживающего комплекса.
4. Основные технические характеристики установки вакуумного напыления биоинертных покрытий
4.1 Состав напыляемых типовых покрытий:
- Металлы – титан (Ti); цирконий (Zr); серебро (Ag); ниобий (Nb); тантал (Ta); гафний (Hf);
сплавы на основе кобальта, молибдена, хрома; нержавеющая сталь;
- Нитриды – нитрид титана (TiNx), нитрид циркония(ZrNx),
нитрид ниобия (NbxNy), нитрид тантала (ТаNx), нитрид
гафния (HfNx);
- Оксикарбиды – оксикарбид титана (TiCxOy), оксикарбид циркония
(ZrCxOy), оксикарбид ниобия (NbCxOy), оксикарбид
тантала (ТаCxOy), оксикарбид гафния (HfCxOy);
- Оксиды – оксид титана (TiOx), оксид циркония (ZrOx) оксид ниобия
(NbxOy), оксид тантала (ТаxOy),
оксид гафния (HfOx).
4.2 Установка вакуумного напыления состоит из:
- Вакуумной камеры рабочим объёмом D500x600мм3, несущего каркаса, гидропривода
подъёма камеры;
- Откачной вакуумной системы, состоящей из форвакуумного двухступенчатого
пластинчато-роторного насоса НВР-5 или (НВР-16), и высоковакуумного паромаслянного насоса;
- Технологических устройств:
- Магнетрона с длиной катода 500мм с блоком питания и управления для формирования
ионно-плазменных многофункциональных покрытий на наружных поверхностях деталей-имплантатов;
- Протяжённого ускорителя ионов с замкнутым дрейфом электронов (с длиной рабочей зоны
500мм), укомплектованного блоком питания и управления для ионной очистки и активации
наружной поверхности имплантатов перед началом процесса формирования биоинертных
ионно-плазменных многофункциональных покрытий.
- Установка оснащена планетарным механизмом (6...12 позиционным) для закрепления и
вращения изделий в ходе процессов ионной очистки и формирования ионно-плазменных
многофункциональных покрытий на их наружных поверхностях;
- Установка укомплектована автоматизированной системой контроля вакуума и
дозированной подачи реакционных газов в процессе ионной очистки и формирования
ионно-плазменных биосовместимых покрытий.
4.3 Условия эксплуатации:
Установка предназначена для работы при температуре от +15 до +30°С, относительной
влажности 65+15%.
Питание установки осуществляется от трёхфазной, четырёхпроводной сети с нулевым проводом
переменного тока напряжением 380В±10%, частотой 50Гц. Максимальный потребляемый
установкой ток по фазам не более 50А.
4.4 Установка обеспечивает работу при подаче в неё:
- Холодной воды с температурой от +5 до +20°С под давлением 4-5кгс/см2
с расходом 0,6м3/час. Свободный слив охлаждающей воды - диаметром не менее 20мм;
- Аргона/ксенона газообразного марки "особо чистый" под давлением 1-1,5кг/см2;
- Реактивного газа (азота/кислорода и т.д.) газообразного марки "особо чистый" под
давлением 1-1,5кг/см2.
4.5 Основные технические характеристики установки:
- Количество рабочих циклов за 8-и часовую смену - не менее 4;
- Время подготовки установки к работе с учётом разогрева паромасляного насоса -
не более 60мин.
- Стартовое давление в рабочей камере – 3-5x10–5мм рт.ст.;
- Допустимое давление в рабочей камере при работе магнетронов – 4-5x10–3мм рт.ст.;
- Предельное остаточное давление в рабочей камере – 1-2x10–5мм рт.ст.;
- Количество подаваемых газов – 2 шт;
- Расход подаваемых в рабочую камеру газов по одному каналу – от 0 до 3,6 л/час;
- Габаритные размеры установки ширинаxглубинаxвысота - 1300x850x2700мм3;
- Масса (с блоками питания и управления технологических устройств) – до 500кг
|
