ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم کھوٹ میٹل پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ ٹیکنالوجی

ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم کھوٹ میٹل پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ ٹیکنالوجی

 

Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd نے 2008 میں مسلسل تحقیق اور ترقی، جدت، ٹیسٹنگ، ٹائٹینیم میٹل، اور ٹائٹینیم الائے میٹل انجیکشن مولڈنگ کے عمل کے ذریعے بڑے پیمانے پر پیداوار حاصل کی ہے۔ mall@zw-jm.com اسے ہماری کمپنی کو دیں، اور پیشہ ور انجینئر آپ کو کام کے کم سے کم دن میں بروقت جواب دیں گے،

خلاصہ

ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب دونوں میں کم مخصوص کشش ثقل، اعلی مخصوص طاقت، بہترین بایو کمپیٹیبلٹی، اور اچھی سنکنرن مزاحمت ہوتی ہے، اور ایرو اسپیس، بائیو میڈیکل، کیمیکل اور آٹوموٹیو جیسے شعبوں میں ان کے استعمال کی زبردست صلاحیت ہے۔

ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے میٹل پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ (MIM) ٹیکنالوجی چھوٹے اور درمیانے درجے کی پیچیدہ شکل والی ٹائٹینیم مصنوعات کی بڑے پیمانے پر اور کم لاگت کی تیاری کو حاصل کر سکتی ہے، جو کہ ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب مصنوعات کی پیداوار اور استعمال کو فروغ دینے کے لیے بہت اہمیت کی حامل ہے۔ .

یہ مضمون ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب دھاتوں کے پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ کی خصوصیات اور فوائد کو متعارف کرایا گیا ہے۔ یہ پاؤڈر خام مال، بائنڈر سسٹم، پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ، ڈیبونڈنگ، اور سنٹرنگ کے پہلوؤں سے ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے میٹل پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ ٹیکنالوجی کی تحقیقی پیشرفت کا خلاصہ کرتا ہے۔ موجودہ موجودہ اہم مسائل کے جواب میں، یہ ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب دھاتی پاؤڈر انجکشن مولڈنگ کی تحقیق کی سمت اور ترقی کے امکانات کا تجزیہ کرتا ہے۔

مطلوبہ الفاظ ٹائٹینیم; ٹائٹینیم کھوٹ؛ انجکشن مولڈنگ؛ تحقیقی پیش رفت درجہ بندی نمبر TF125.2؛ TF125.2 جمع 2

(ایڈیٹر کا نوٹ: انگریزی تعارف چھوڑ دیا گیا...)

چونکہ 1840 کی دہائی میں ایسک سے دھاتی ٹائٹینیم حاصل کرنے کے صنعتی پیداواری طریقہ کار میں مہارت حاصل کی گئی تھی، اس لیے صنعتی اور تجارتی سہولیات میں ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے رہے ہیں۔ تاہم، اسٹیل کے مقابلے میں، اس کی سالانہ پیداوار اب بھی کم ہے، اور خام مال کی زیادہ قیمت کی وجہ سے، اس کے استعمال کا دائرہ زیادہ تر سمندری صنعت، کیمیائی صنعت، ایرو اسپیس انڈسٹری، طبی آلات، امپلانٹس، لگژری سامان اور دیگر صنعتوں تک محدود ہے۔ مواد کی کارکردگی کے لئے اعلی ضروریات کے ساتھ.

اس وقت، خام مال کی اعلیٰ قیمتوں کے علاوہ، ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکبات کی پروسیسنگ اور تشکیل میں دشواری ان کی درخواست کی گنجائش کو بہت حد تک محدود کرتی ہے۔

ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب کی مشینی صلاحیت ناقص ہے، اور روایتی مشینی طریقوں میں مہنگا سامان اور کم پروسیسنگ کی کارکردگی ہوتی ہے، جس سے ان کی پروسیسنگ کی لاگت میں بہت زیادہ اضافہ ہوتا ہے۔ ٹائٹینیم کے پرزوں کی ساخت جو کہ مشینی ہو سکتی ہے بہت آسان ہے، اور پروسیسنگ کے طریقوں کی حدود کی وجہ سے، ان میں سے زیادہ تر ایسے ڈیزائن حل حاصل نہیں کر سکتے جو مادی کارکردگی کو زیادہ سے زیادہ کر سکیں۔

اس تناظر میں، دھاتی انجیکشن مولڈنگ (MIM)، جس میں خام مال کے زیادہ استعمال اور کم بیچ کی پیداواری لاگت کے فوائد ہیں، ایک مثالی ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے پروسیسنگ عمل بن گیا ہے [1-4]۔

دھاتی پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ کے عمل میں عام طور پر کئی بنیادی عمل شامل ہوتے ہیں جیسے انجیکشن میٹریل کی تیاری، انجیکشن مولڈنگ، ڈیبونڈنگ، سنٹرنگ، اور ضروری پوسٹ پروسیسنگ۔

جیسا کہ شکل 1 میں دکھایا گیا ہے، دھاتی پاؤڈر اور نامیاتی بائنڈر کے اجزاء کو پہلے ملایا جاتا ہے، ملایا جاتا ہے اور انجکشن کا مواد تیار کرنے کے لیے دانے دار بنایا جاتا ہے۔ اس کے بعد، انجیکشن کے مواد کو ایک خاص درجہ حرارت اور دباؤ پر سانچے میں داخل کیا جاتا ہے، ٹھنڈا کیا جاتا ہے، اور ایک مخصوص شکل کے ساتھ سبز رنگ کی مصنوعات حاصل کرنے کے لیے توڑ دیا جاتا ہے۔ پھر، ڈیبونڈنگ کے عمل کے ذریعے، دھاتی پاؤڈر کے علاوہ تمام نامیاتی اجزاء کو سبز پروڈکٹ سے ہٹا دیا جاتا ہے، جس سے ڈیبونڈنگ گرین پروڈکٹ بنتا ہے۔ آخر میں، مصنوعات کی مطلوبہ کارکردگی کو حاصل کرنے کے لئے sintering کیا جاتا ہے.

میٹل پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ ٹیکنالوجی نے انجیکشن مولڈنگ اور روایتی پاؤڈر میٹالرجی ٹیکنالوجی کا نامیاتی امتزاج حاصل کیا ہے، اعلی مشینی لاگت، روایتی مولڈنگ کے عمل کی سادہ شکل، آئسوسٹیٹک پریسنگ اور انجیکشن مولڈنگ کے عمل کی کم پیداواری کارکردگی، روایتی میں بہت سے نقائص پر قابو پاتے ہوئے معدنیات سے متعلق عمل، اور کم رواداری کی درستگی. اس نے ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب مصنوعات کی پیداوار اور استعمال کو بہت فروغ دیا ہے (جیسا کہ شکل 2 میں دکھایا گیا ہے)۔

ایم آئی ایم کے ذریعہ تیار کردہ ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکبات کا 1 فلو چارٹ

 

ایم آئی ایم کے ذریعہ تیار کردہ ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکبات کی 2 ایپلی کیشنز

 

ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے میٹل پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ کی تحقیقی حیثیت

تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے انجیکشن مولڈ مصنوعات کی مکینیکل خصوصیات، سنکنرن مزاحمت، اور حیاتیاتی خصوصیات چار پہلوؤں سے بہت زیادہ متاثر ہوتی ہیں: رشتہ دار کثافت، ناپاک مواد، مرکب عناصر اور مائیکرو اسٹرکچر۔

انجیکشن مولڈنگ پروڈکٹ کو سنٹر کرنے کے بعد، اس کی نسبتہ کثافت تقریباً 95 فیصد ہے، اور بقایا چھیدوں کا ایک خاص تناسب ہوگا۔

جب نمونہ ٹوٹ جاتا ہے تو یہ بقایا سوراخ شگاف کا ذریعہ بن جائیں گے، اور اس کا تناؤ کی طاقت، لچک، فریکچر کی سختی، تھکاوٹ کی طاقت اور مواد کی دیگر میکانکی خصوصیات پر زیادہ اثر پڑے گا۔ لہذا، ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے انجیکشن مولڈ مصنوعات کی نسبتہ کثافت جتنی زیادہ ہوگی، ان کی مکینیکل خصوصیات اتنی ہی بہتر ہوں گی۔

ناپاک عناصر جیسے آکسیجن، کاربن، نائٹروجن، ہائیڈروجن، وغیرہ، خاص طور پر آکسیجن، پیداوار کی طاقت، تناؤ کی طاقت، اور مواد کی سختی کو بڑھا سکتے ہیں، لچک کو کم کر سکتے ہیں۔ سنٹرنگ درجہ حرارت پر، نجاست عناصر میٹرکس ٹائٹینیم میں گھل جاتے ہیں۔ مؤثر کم کرنے والے ایجنٹوں کی کمی کی وجہ سے، sintering کے عمل کے دوران ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکبات میں ناپاک عناصر کو کنٹرول کرنا مشکل ہے۔ اس کے لیے خام مال میں شامل کی جانے والی آکسیجن کی مقدار کو کم سے کم کرنے کی ضرورت ہوتی ہے اور اس کے بعد کے ہر عمل کے مرحلے میں۔

ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب کا مائیکرو اسٹرکچر، بشمول اناج کا سائز اور سنٹرنگ کے بعد فیز کمپوزیشن، مواد کی مکینیکل خصوصیات کو متاثر کر سکتا ہے۔ مجموعی طور پر، بہترین کارکردگی کے ساتھ انجکشن مولڈ ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے مواد میں اعلی کثافت، کم ناپاک مواد (عام طور پر آکسیجن کا مواد)، مناسب مرکب مرکب، کثافت کے دوران باریک دانوں کا سائز، اور کم نقائص ہوتے ہیں [5]۔

1.1 پاؤڈر خام مال

پاؤڈر خام مال کا انتخاب ٹائٹینیم پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ کے عمل میں ایک اہم قدم ہے۔ پاؤڈر کی پارٹیکل سائز ڈسٹری بیوشن اور مورفولوجی انجیکشن مولڈنگ کمپاؤنڈ کی روانی اور فارمیبلٹی، ڈیبونڈنگ کے عمل کے دوران گرین باڈی کی شکل برقرار رکھنے اور سنٹرنگ کے عمل کے دوران سکڑنے کی شرح کو براہ راست متاثر کرتی ہے۔

ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب پاؤڈر کی تیاری کے لیے عام طور پر استعمال ہونے والے طریقوں میں مکینیکل طریقہ اور ایٹمائزیشن کا طریقہ شامل ہے۔

مکینیکل طریقوں سے حاصل کردہ پاؤڈر کی شکل جیسے بال ملنگ، سٹرنگ بال ملنگ، ہائی انرجی وائبریشن بال ملنگ، اور ایئر فلو پلورائزیشن عام طور پر فاسد یا کونیی ہوتی ہے۔

ہائیڈروجنیشن ڈیہائیڈروجنیشن (ایچ ڈی ایچ) کا عمل ہائیڈروجن جذب کے بعد ٹائٹینیم کی واضح کنفیوژن خصوصیات کو استعمال کرتا ہے۔ اسے مکینیکل گرائنڈنگ یا ایئر فلو کرشنگ کے ذریعے کچل دیا جاتا ہے، اور پھر بے ترتیب شکل کا ٹائٹینیم پاؤڈر حاصل کرنے کے لیے ڈی ہائیڈروجنیشن کا نشانہ بنایا جاتا ہے، جیسا کہ شکل 3 (a) میں دکھایا گیا ہے۔ ایٹمائزیشن کا طریقہ (جیسے انرٹ گیس ایٹمائزیشن، پلازما بیم گھومنے والا الیکٹروڈ ایٹمائزیشن اور الیکٹروڈ انڈکشن پگھلنے والی گیس ایٹمائزیشن) کو مکمل طور پر غیر فعال ماحول میں انجام دیا جاسکتا ہے، تاکہ خام پاؤڈر کی اعلی پاکیزگی کو برقرار رکھا جاسکے۔ تیار شدہ پاؤڈر شکل میں کروی ہے اور اس میں کافی وسیع ذرہ سائز کی تقسیم ہے، اسٹیکنگ کی اچھی کارکردگی کے ساتھ، جیسا کہ شکل 3 (b) میں دکھایا گیا ہے۔

اس کے علاوہ، سٹیل پاؤڈر کی پیداوار ٹیکنالوجی کے برعکس، باریک ٹائٹینیم پاؤڈر کی پیداوار زیادہ مشکل ہے. جیسے جیسے ذرات کا سائز کم ہوتا ہے، سطح کے مخصوص رقبے میں اضافہ ہوتا ہے، اور ناپاک عناصر کا مواد بھی بڑھ جاتا ہے۔

عام طور پر، MIM 45 μm سے کم کے ذرہ سائز کے ساتھ ٹائٹینیم پاؤڈر استعمال کرتا ہے۔ جب پاؤڈر کے ذرات بہت بڑے ہوتے ہیں تو، انجکشن کا عمل پاؤڈر بائنڈر علیحدگی اور نقائص کی تشکیل کا شکار ہوتا ہے۔ انجیکشن میٹریل کمپوزیشن اور مولڈ ڈیزائن کے ڈیزائن پر مکمل غور کرنا ضروری ہے [5]۔

Fig.3 HDH (a) اور گیس ایٹمائزڈ (b) ٹائٹینیم پاؤڈر MIM میں استعمال ہوتا ہے۔

1.2 چپکنے والی

بائنڈر ایک کیریئر ہے جو انجیکشن مولڈنگ کے پورے عمل میں مراحل میں موجود ہوتا ہے، اور اس کا بنیادی کام مولڈ کو مائع حالت میں پاؤڈر سے یکساں طور پر بھرنا، مطلوبہ شکل بنانا، اور اسے سنٹرنگ سے پہلے کے مرحلے تک برقرار رکھنا ہے۔

انجیکشن مولڈنگ کے عمل میں، بائنڈر میں درج ذیل خصوصیات ہونی چاہئیں: کم پگھلنے کا نقطہ، پاؤڈر کے ذرات کے لیے اچھی گیلی صلاحیت، اور تیزی سے مضبوطی، جو انجیکشن کے مواد کی تیاری کے لیے آسان ہے۔ انجکشن کے درجہ حرارت پر اچھی روانی ہے؛ بننے کے بعد، اسے کم بقایا مواد اور غیر زہریلے اور غیر سنکنرن سڑنے والی مصنوعات کے ساتھ آسانی سے بلٹ سے ہٹایا جا سکتا ہے۔

عام طور پر، بائنڈر اجزاء میں کم از کم اہم جزو اور ثانوی اجزاء شامل ہیں:

اہم جزو دھاتی پاؤڈر کے ذرات کو گیلا کرنے اور ضروری بہاؤ فراہم کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جبکہ ثانوی جزو اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ انجیکشن کے عمل کے دوران اور بائنڈر کے اہم جز کو ہٹانے کے بعد بھی انجیکشن گرین باڈی میں کافی طاقت موجود ہے۔

زیادہ تر معاملات میں، دھاتی پاؤڈر اور پولیمر کے درمیان مطابقت کو بہتر بنانے کے لیے بائنڈر سسٹم میں تیسرا جزو ہوتا ہے، جیسے سرفیکٹینٹس۔

بائنڈر اجزاء میں مختلف اہم اجزاء کے مطابق، عام طور پر استعمال ہونے والے بائنڈر سسٹم کو موم پر مبنی نظام، خوشبو دار مرکب پر مبنی نظام، پولی آکسیمیتھیلین سسٹم، اور پانی پر مبنی نظام میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔

1.2.1 موم پر مبنی بائنڈر

موم پر مبنی سسٹم بائنڈرز کے لیے عام طور پر استعمال ہونے والی ویکسز میں کئی شارٹ چین پولیمر شامل ہوتے ہیں جیسے پیرافین، بیز ویکس، پام ویکس وغیرہ۔ ان میں کم پگھلنے کا مقام، اچھی گیلی صلاحیت، مختصر سالماتی زنجیریں، کم چپکنے والی، اور سڑنے کے دوران حجم میں چھوٹی تبدیلیاں دیگر کے مقابلے میں ہوتی ہیں۔ پولیمر، جو مصنوعات کی جہتی درستگی کو یقینی بنانے کے لیے موزوں ہے۔

موم پر مبنی نظاموں کے عام طور پر استعمال ہونے والے ثانوی اجزاء میں پولی پروپلین، پولی تھیلین، ایتھیلین ونائل ایسیٹیٹ کوپولیمر، اور ہائی مالیکیولر ویٹ پولیمتھائل میتھ کرائیلیٹ شامل ہیں۔ موم اور کنکال بائنڈر کے علاوہ، عام طور پر پاؤڈر اور پولیمر کے درمیان مطابقت کو بہتر بنانے کے لیے ایک سرفیکٹنٹ جیسے سٹیرک ایسڈ شامل کیا جاتا ہے۔

ادب میں سب سے قدیم اطلاع شدہ موم پر مبنی بائنڈر سسٹم کانیکو ایٹ ال تھا۔ [6]، جس میں پیرافین پولی بیوٹائل میتھاکریلیٹ ایتھیلین ونائل ایسٹیٹ کوپولیمر ڈبیوٹیل فتھلیٹ کو بائنڈر کے طور پر اور ٹائٹینیم پاؤڈر کو ریمارک انجیکشن میٹریل تیار کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ پاؤڈر کی لوڈنگ 56 فیصد تھی، اور ڈیبونڈنگ کے بعد، اسے 1300 ڈگری سینٹی گریڈ اور 1.3 Pa پر سینٹر کیا گیا تھا۔ حاصل کیے گئے سنٹرڈ نمونے کی نسبتہ کثافت 94 فیصد تھی اور 1000 MPa کی کمپریسی طاقت تھی، لیکن زیادہ ناپاک مواد کی وجہ سے، یہ تقریبا کوئی لچک نہیں تھا.

کاٹو وغیرہ۔ [7] نے ویکیوم ڈیبونڈنگ اور آرگن ماحول ڈیبونڈنگ کو یکجا کرنے والے دو قدمی ڈیبونڈنگ کے عمل کا مطالعہ کیا، جس نے sintered حصوں میں کاربن اور آکسیجن کے مواد کو نمایاں طور پر کم کیا۔

Guo et al. [8-9] نے کچھ پیرافین کو تبدیل کرنے کے لئے بہتر گیلے پن کے ساتھ پولی تھیلین گلائکول کا استعمال کیا اور پیرافین پولی تھیلین پولی پروپیلین سٹیرک ایسڈ بائنڈر سسٹم تیار کیا، جو خالص ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم ایلومینیم وینیڈیم مرکبات کی انجیکشن مولڈنگ میں استعمال ہوتا تھا۔ sintered حصوں اچھی شکل برقرار رکھنے اور چھوٹے انچ لہر تحریک تھی. آکسیجن اور کاربن کے مواد میں کمی کی وجہ سے کارکردگی بہت بہتر ہوئی جس کے نتیجے میں کارکردگی اچھی رہی۔

اس کے علاوہ، محققین نے پام موم کو پیرافین ویکس [10-13] کے جزوی متبادل کے طور پر اور پام آئل کو پیرافین ویکس [14] کے مکمل متبادل کے طور پر موم پر مبنی بائنڈر سسٹم کے لیے استعمال کیا ہے، جس کے اچھے اثرات مرتب ہوتے ہیں۔ تاہم خود کھجور کے موم میں موجود آکسیجن عنصر کی وجہ سے یہ آکسیجن بڑھانے کا ذریعہ بھی ہے،

فی الحال، ادب میں رپورٹ کردہ زیادہ سے زیادہ موم پر مبنی بائنڈر سسٹم فریڈریسی ایٹ ال نے تجویز کیا تھا۔ [15]۔ تجرباتی عمل کے دوران، پیرافین، کم کثافت والی پولیتھیلین، اور سٹیرک ایسڈ کے تناسب کو ایڈجسٹ کرتے ہوئے چار بائنڈر تناسب بنائے گئے، اور ان تناسب کی بنیاد پر مختلف انجیکشن میٹریل بنائے گئے، ڈیبونڈ کیے گئے اور سنٹرڈ کیے گئے۔ 98.1 فیصد کی نسبتہ کثافت اور ثانوی خالص ٹائٹینیم کی ضروریات کو پورا کرنے والی کیمیائی ساخت کے ساتھ ایک نمونہ حاصل کیا گیا۔

موم پر مبنی بائنڈر سسٹم انجیکشن مولڈنگ میں ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں، لیکن نامیاتی سالوینٹس کا استعمال کرتے ہوئے سالوینٹ ڈیبونڈنگ کی کم کارکردگی کی وجہ سے، محققین نے مسلسل نئے بائنڈر سسٹم کو اختراع اور تیار کیا ہے۔

1.2.2 خوشبودار مرکب پر مبنی بائنڈر

خوشبودار مرکبات (جیسے نیفتھلین، اینتھراسین وغیرہ) بہت کم درجہ حرارت پر تحلیل ہو سکتے ہیں، اور کم دباؤ کے حالات میں، وہ اپنے پگھلنے کے مقام سے نیچے درجہ حرارت پر سربلندی کے ذریعے ٹھوس سے گیس میں براہ راست تبدیل ہو سکتے ہیں۔ بائنڈر اجزاء کے طور پر خوشبودار مرکبات کا استعمال ڈیبونڈنگ کے عمل کی کارکردگی کو بہت بہتر بنا سکتا ہے۔

Weil et al. [16-18] ٹائٹینیم میٹل پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ میں خوشبو دار مرکبات استعمال کرتے ہیں۔ اس کی تحقیق میں، گھنے ٹائٹینیم ایلومینیم وینیڈیم مرکبات اور غیر محفوظ ٹائٹینیم ایلومینیم وینیڈیم مرکبات نیفتھلین، سٹیرک ایسڈ کا 1 فیصد ماس فریکشن، اور ایتھیلین ایسٹیٹ ایتھیلین کوپولیمر کے 3 فیصد سے 12 فیصد بڑے حصے کو بائنڈر کے طور پر استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا تھا۔

تجربے کے دوران، نیفتھلین کی گیس میں براہ راست سربلندی کی وجہ سے، ڈیبونڈنگ کے عمل کے دوران کوئی مائع مرحلہ ظاہر نہیں ہوا، اور نمونے کا حجم تبدیل نہیں ہوا۔ سالوینٹ degreasing کے برعکس، sublimation کے طریقہ کار میں شامل سطحی توانائی نسبتاً کم ہے، جس کا مطلب یہ ہے کہ degreasing کے عام نقائص جیسے deformation اور cracking سے بچا جا سکتا ہے۔ آخر میں، sintered نمونے کی نسبتہ کثافت 96.6 فیصد تھی، اور کاربن کے مواد میں اضافہ نہیں ہوا۔

اگرچہ چپکنے والے نظام نے بہترین مصنوعات کی کارکردگی حاصل کی ہے، لیکن نظام میں خوشبو دار مرکبات اب بھی ماحول اور جسمانی صحت پر اثر انداز ہوتے ہیں، اور ان کا مزید مطالعہ یا بڑے پیمانے پر اطلاق نہیں کیا گیا ہے۔

1.2.3 Polyoxymethylene پر مبنی بائنڈر

Polyformaldehyde سب سے پہلے 1984 میں Celanese Corp کے ذریعہ بائنڈر سسٹم میں استعمال کیا گیا تھا، اور بعد میں BASF نے اسے تیار کیا تھا، جس سے بائنڈر کے اجزاء میں موم یا چھوٹے مالیکیولر وزن والے اجزاء شامل نہیں تھے [19]۔

Polyformaldehyde اس بائنڈر سسٹم کا بنیادی جزو ہے، اور polyethylene (PE) کو بعد میں ترقی کے عمل کے دوران آہستہ آہستہ کنکال بائنڈر کے طور پر شامل کیا جاتا ہے۔

فی الحال، BASF نے اس بائنڈر سسٹم کی بنیاد پر انجیکشن مولڈنگ میٹریلز بنائے ہیں، جس میں بہت سے مواد جیسے لو الائے سٹیل، سٹینلیس سٹیل، ٹول سٹیل، ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے، اور سیرامکس شامل ہیں۔

پولیفارملڈہائڈ کی اہم خصوصیت تیزابی ری ایجنٹس کے لیے اس کی حساسیت اور تیزابی سڑن کے لیے اس کی حساسیت ہے۔ لہذا، سبز جسم کو اس کے نرم ہونے والے درجہ حرارت سے نیچے تیزابی ماحول میں علاج کیا جاسکتا ہے۔ پولی آکسیمیتھیلین کا عمل ٹھوس حالت میں ہوتا ہے، بائنڈر اجزاء کے ابلنے سے پیدا ہونے والی دراڑیں اور پھیلنے جیسے نقائص سے بچتا ہے۔ اس کے علاوہ، اخترتی چھوٹی ہے، شکل برقرار رکھنا اچھا ہے، اور سائز کنٹرول درست ہے.

اس کے علاوہ، اعلی بازی کی شرح کی وجہ سے، دیگر degreasing طریقوں کے مقابلے میں، degreasing کی شرح زیادہ ہے، جو روایتی سالوینٹ ڈیبونڈنگ کی شرح سے 10 گنا تک پہنچ جاتی ہے، جبکہ موٹے سائز کی debonding [20] کی اجازت دیتی ہے۔

اگرچہ پولی آکسیمیتھیلین پر مبنی بائنڈر سسٹم کے بہت سے فوائد ہیں جن کا اوپر ذکر کیا گیا ہے، لیکن اس کے بہت سے نقصانات بھی ہیں۔

اتپریرک ڈیبونڈنگ عمل اکثر انتہائی سنکنرن نائٹرک ایسڈ بخارات کو اتپریرک کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ ایک طرف، پولیفارملڈہائڈ انجیکشن میٹریل کی تیاری اور انجیکشن مولڈنگ کے مراحل کے دوران گل سکتا ہے، جس سے انتہائی زہریلا فارملڈہائیڈ پیدا ہوتا ہے۔ مزید برآں، سڑنے والی مصنوعات کو دو قدمی دہن کے ذریعے ہٹانے کی ضرورت ہے۔ دوسری طرف، تیزابی ماحول جو ایک اتپریرک کردار ادا کرتا ہے، سازوسامان میں زیادہ سنکنرن رکھتا ہے، جس میں مزید سرمایہ کاری کی ضرورت ہوتی ہے۔

1.2.4 پانی پر مبنی بائنڈر

ڈیبونڈنگ سالوینٹس (جیسے ہیپٹین اور ہیکسین) یا بانڈنگ ایجنٹ کے اجزاء (خوشبودار کمپاؤنڈ مونومر اور فارملڈہائڈ) کی سڑنے والی مصنوعات جو مذکورہ بالا متعدد بانڈنگ ایجنٹ سسٹمز میں استعمال ہوتی ہیں ماحول اور آپریٹرز کے لیے کم و بیش نقصان دہ ہیں۔ لہذا، ماحول دوست سالوینٹ بانڈنگ ایجنٹ کے نظام کی ترقی اور استعمال بہت اہمیت کا حامل ہے۔

موجودہ ماحول دوست بائنڈر سسٹم پانی کو ڈیبونڈنگ سالوینٹ کے طور پر استعمال کرتا ہے۔

انجیکشن مواد کی تیاری میں پانی کے مختلف کرداروں کے مطابق، اس قسم کے بائنڈر سسٹم کو جیل کی بنیاد پر اور غیر جیل کی بنیاد پر تقسیم کیا جا سکتا ہے۔

نان جیل پر مبنی نظاموں میں استعمال ہونے والا عام پولیمر پولی تھیلین گلائکول ہے، جس کی کارکردگی اچھی ہے اور یہ سستا اور حاصل کرنا آسان ہے۔ کم سالماتی وزن والی پولی تھیلین گلائکول کو 60 ڈگری سینٹی گریڈ پر تیزی سے اور تقریباً مکمل طور پر ہٹایا جا سکتا ہے، عام طور پر استعمال ہونے والے مالیکیولر وزن کی حد تقریباً 500-2000 ہے۔ عام طور پر استعمال ہونے والا سکیلیٹن بائنڈر پولیمتھائل میتھ کرائیلیٹ ہے جس کا مالیکیولر وزن 10000 ہے۔

سدامبے وغیرہ۔ [21] 69 فیصد کی پاؤڈر لوڈنگ کی شرح پر مطالعہ کرنے کے لیے پولی تھیلین گلائکول پولیمتھائل میتھ کرائیلیٹ سٹیرک ایسڈ کے پانی میں حل پذیر بائنڈر جزو کا استعمال کیا۔

تجربے میں، پولی تھیلین گلائکول کو 5 گھنٹے کے بعد 55 ڈگری سینٹی گریڈ پر پانی میں مکمل طور پر ہٹا دیا گیا تھا، اور پولیمتھائل میتھ کرائیلیٹ کو 440 ڈگری سینٹی گریڈ پر گرم ڈیبونڈنگ آرگن گیس کے بہاؤ میں مکمل طور پر ہٹا دیا گیا تھا۔ آخری آکسیجن مواد (بڑے پیمانے پر) تیار کردہ نمونے کا 0.2 فیصد ہے، جس میں 850-880 MPa کی ٹینسائل طاقت اور 8.5 فیصد -16 فیصد کی لمبائی ASTM گریڈ 5 Ti معیار کو پورا کرتی ہے۔

زیادہ تر جیل پر مبنی بائنڈر قدرتی مادے ہیں، جیسے سیلولوز، نشاستہ آگر، وغیرہ۔

ٹوکورا وغیرہ۔ ٹائٹینیم پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ میں پولیمر بائنڈر کو تبدیل کرنے کے لیے آگر کا استعمال کیا اور اس بائنڈر سسٹم کے تھرمل استحکام، حل پذیری، اور انجیکشن میٹریل وسکوسیٹی کا مطالعہ کیا۔

سوزوکی [24] وغیرہ۔ 4 فیصد ماس فریکشن پر مشتمل آگر (سالماتی وزن 82 500) بائنڈر کا استعمال کرتے ہوئے رشتہ دار کثافت کے ساتھ 97.3 فیصد نمونے تیار کیے گئے۔ نمونوں کے کاربن اور آکسیجن ماس کے حصے بالترتیب 0.33 فیصد اور 0.3 فیصد ہیں۔ پیداوار کی طاقت 539 MPa ہے، اور لمبائی تقریباً 10 فیصد ہے۔ تجرباتی نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ جب زیادہ مالیکیولر ویٹ ایگر استعمال کرتے ہیں تو جیل کی طاقت بڑھ جاتی ہے، لیکن کاربن اور آکسیجن کی بقایا مقدار زیادہ ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں سنٹرنگ کثافت، تناؤ کی طاقت اور sintered ٹکڑوں کی لمبائی کم ہوتی ہے۔

نان جیل پر مبنی واٹر بیسڈ بائنڈر کو کنٹرول کرنا آسان ہے، ڈیگریزنگ کا سامان دیگر ڈیگریسنگ طریقوں سے سستا ہے، اور بائنڈر بائیو ڈیگریڈیبل اور مائکروجنزموں کے لیے غیر زہریلا ہے، لیکن ڈیگریسنگ کے لیے گندے پانی کے علاج کے لیے اضافی اخراجات کی ضرورت ہوتی ہے۔

جیل پر مبنی بائنڈر سسٹم انجیکشن مولڈنگ کمپاؤنڈ کے ذریعہ تیار کردہ حتمی حصوں کے سائز کو کنٹرول کرنا مشکل ہے، اور مرکب کافی مستحکم نہیں ہے، لہذا عمل کے حالات اور کوالٹی کنٹرول مشکل ہے، اور مزید تحقیق اور اصلاح کی ضرورت ہے۔

1.3 انجکشن مولڈنگ، ڈیبونڈنگ، اور sintering

انجیکشن مولڈنگ کے عمل کے پیرامیٹرز کا تعین انجیکشن میٹریل کی کارکردگی اور ٹارگٹ پروڈکٹ کی جیومیٹرک شکل سے کیا جاتا ہے۔

جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے، ٹائٹینیم پاؤڈر کا ذرہ سائز عام طور پر موٹا ہوتا ہے، جو سٹینلیس سٹیل میٹریل انجیکشن مولڈنگ کے مقابلے میں پاؤڈر بائنڈر علیحدگی کا شکار ہوتا ہے۔ انجیکشن مولڈنگ سے پہلے، تشکیل شدہ بلٹ میں نقائص کو کم کرنے کے لیے انجکشن کے مواد کی rheological خصوصیات کی بنیاد پر تشکیل کے عمل کے مناسب پیرامیٹرز تیار کیے جائیں۔

وانگ وغیرہ۔ [25] Ti-6Al-4V الائے کا استعمال کرتے ہوئے ایک پاؤڈر موم پر مبنی بائنڈر سسٹم کے ساتھ مل کر انجکشن مولڈنگ مواد تیار کیا، اور مختلف پاؤڈر لوڈنگ کی مقدار اور درجہ حرارت کے تحت انجکشن مواد کی rheological خصوصیات کا تجربہ اور تجزیہ کیا، انجکشن مولڈنگ کے عمل کے لیے مناسب تشکیل کے پیرامیٹرز تیار کرنے کے لیے ایک بنیاد فراہم کرنا۔

پارک وغیرہ۔ ایروسولائزڈ ٹائٹینیم پاؤڈر، ایچ ڈی ایچ ٹائٹینیم پاؤڈر، اور اسفیرائڈائزڈ ایچ ڈی ایچ ٹائٹینیم پاؤڈر کا استعمال کرتے ہوئے انجکشن مواد تیار کیا، اور ان کی rheological خصوصیات اور ڈیبونڈنگ رویے کی پیمائش کی۔ انہوں نے انجیکشن مواد کے لیے ایک فارمیبلٹی انڈیکس تجویز کیا اور اس کی بنیاد پر اس کی کارکردگی کا جائزہ لیا۔ تجزیہ کے نتائج نے انجیکشن میٹریل سسٹم میں ایچ ڈی ایچ پاؤڈر اور ایروسولائزڈ پاؤڈر کے بیک وقت استعمال کے لیے ایک نظریاتی بنیاد فراہم کی۔

Barriere et al. [27] نے بغیر کسی نقائص کے اور تجرباتی اور عددی تخروپن کے عمل کی بنیاد پر مطلوبہ مکینیکل خصوصیات کے ساتھ دھاتی انجیکشن مولڈ پارٹس تیار کرنے کے لیے عمل کے بہترین پیرامیٹرز کی کھوج کی۔ ماڈلنگ کی تکنیکوں کی بنیاد پر، عددی تخروپن کا استعمال کرتے ہوئے انجیکشن کے عمل کے دوران مادی علیحدگی کے مظاہر کی پیش گوئی کرنے کے لیے ایک دو فیز فلو مساوات اور ایک نئے تیار کردہ واضح الگورتھم کا استعمال کیا گیا۔

چن وغیرہ۔ [28] ایک ریمارک انجیکشن مواد تیار کرنے کے لیے ہائیڈروجنیٹڈ ڈی ہائیڈروجنیٹڈ Ti-6Al-4V پری الائے پاؤڈر اور پانی میں گھلنشیل بائنڈر سسٹم کا استعمال کیا، اور پھر پانی میں گھلنشیل بائنڈر جزو پولیتھیلین گلائکول کے اخراج کی شرح کی پیمائش کی۔ مختلف درجہ حرارت پر مختلف موٹائی کے نمونوں میں۔ بائنڈر سسٹم کے ڈیبونڈنگ میکانزم کا تعین کرنے کے لئے ایک بازی کنٹرول ڈیبونڈنگ ریاضیاتی ماڈل قائم کیا گیا تھا۔

Sidambe [29] اور دوسروں نے sintering کے درجہ حرارت، وقت، حرارتی شرح، ماحول اور دیگر پیرامیٹرز کے بہترین امتزاج کا تعین کرنے کے لیے Taguchi طریقوں کا استعمال کیا۔

اور نہ ہی وغیرہ۔ [30] نے پام سٹیریٹ اور پولی تھیلین بائنڈر سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے Ti – 6Al – 4V انجیکشن میٹریل تیار کیا، اور Taguchi طریقوں کو استعمال کرکے بہترین پیداواری عمل وضع کیا۔ آخر میں، 934.4 MPa کی پیداواری طاقت اور 10 فیصد کی لمبائی کے ساتھ ایک نمونہ حاصل کیا گیا، اور اس کی مجموعی کارکردگی ASTM B348-02 میڈیکل ٹائٹینیم الائے کی ضروریات کو پورا کرتی ہے۔

اوباسی وغیرہ۔ [31] ASTM B348-02 ٹائٹینیم الائے گریڈ 23 کی ضروریات کو پورا کرنے والی خصوصیات کے ساتھ Ti-6Al-4V نمونے تیار کیے، اور تھرمل پر بنیادی پروسیس پیرامیٹر سسٹمز میں ہونے والی تبدیلیوں کے اثرات کا مطالعہ کیا۔ Ti-6Al-4V پاؤڈر ایم آئی ایم اجزاء کی کمی اور سینٹرنگ کے عمل۔

Limberg et al. [32] انجیکشن مولڈنگ کے عمل کے دوران عنصری پاؤڈر کا مرکب استعمال کرتے ہوئے Ti-45Al-5Nb-0.2B-0.2C تیار کیا، اور سنٹرنگ وقت کے اثرات کا مطالعہ کیا۔ اور تناؤ کی خصوصیات اور مائکرو اسٹرکچر پر ماحول۔ تقریباً 630 ایم پی اے کی ٹینسائل طاقت والا ایک نمونہ حاصل کیا گیا۔

Guo et al. [8-9] نے خالص ٹائٹینیم اور Ti-6Al-4 انجیکشن مولڈنگ ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے مواد تیار کیا، اور گرمی کے علاج کے عمل کے اثرات کا مطالعہ کیا جیسے گرم آئسوسٹیٹک دبانے اور اینیلنگ کی خصوصیات پر مرکب مواد. گرمی کے علاج کے اثر کو مائیکرو اسٹرکچر اور مکینیکل خصوصیات کی جانچ کے ذریعے گتاتمک اور مقداری طور پر نمایاں کیا گیا تھا، اور اس کا مائیکرو اسٹرکچر شکل 4 میں دکھایا گیا ہے۔

ایٹمائزڈ ٹائٹینیم پاؤڈر، ہائیڈروجنیٹڈ ڈی ہائیڈروجنیٹڈ ٹائٹینیم پاؤڈر، اور موم پر مبنی بائنڈر سسٹم کو ملا کر ایک ریمارک انجیکشن مواد تیار کیا جاتا ہے۔ انجیکشن مولڈنگ کے بعد، سالوینٹ ڈیبونڈنگ ہیپٹین اور ایتھنول کے مرکب میں کی جاتی ہے۔ بائنڈر کو 350، 420، اور 600 ڈگری سینٹی گریڈ پر ایک خاص حرارتی شرح پر گرم کرنے کے بعد مکمل طور پر ہٹا دیا جاتا ہے، اور سنٹرنگ کا درجہ حرارت 3 گھنٹے کے لیے 1230 ڈگری سینٹی گریڈ ہے۔ آخر میں، sintered نمونے کی ٹینسائل خصوصیات 389-419 MPa تھیں، اور لمبائی 2-4 فیصد تھی۔

ہمارے ریسرچ گروپ [33] کے اراکین نے ایروسولائزڈ ٹائٹینیم پاؤڈر اور پانی میں گھلنشیل بائنڈر کے نظام کا استعمال کرتے ہوئے خالص ٹائٹینیم کے نمونے تیار کیے، اور خالص ٹائٹینیم کے نمونوں کی خصوصیات پر درجہ حرارت اور وقت کے انعقاد کے اثرات کا مطالعہ کیا۔ sintering کے عمل کو 10-4-10-3 Pa کی ویکیوم ڈگری کے تحت انجام دیا گیا، جس میں 1350 ڈگری سینٹی گریڈ درجہ حرارت اور 20.3 فیصد لمبا 3 گھنٹے تک رکھنے کے بعد حاصل کیا گیا۔ نمونے ASTM F2989-13 کی بہترین پاؤڈر میٹالرجی کارکردگی کے ساتھ مکمل طور پر تعمیل کرتے ہیں، جس کی نسبتہ کثافت 96.9 فیصد اور 443 MPa کی ٹینسائل طاقت ہے، بائیو میڈیکل گریڈ II خالص ٹائٹینیم اسٹینڈرڈ۔

Ti (a) اور Ti-6Al-4V (b) کے 4 مائیکرو سٹرکچرز موم پر مبنی فیڈ اسٹاک کے ذریعے تیار کیے گئے نمونے

2 نئے ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے انجکشن مولڈنگ میٹریلز

ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکبات فی الحال آرتھوپیڈکس، دانتوں کے آلات اور طبی امپلانٹس میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ تاہم، ٹائٹینیم اور انسانی ہڈی کے درمیان مکینیکل خصوصیات میں فرق کی وجہ سے (تقریباً 20 GPa کے لچکدار ماڈیولس کے ساتھ)، ہڈی/ایمپلانٹ انٹرفیس پر تناؤ کو بچانے والے اثرات پیدا ہوتے ہیں، جو طویل مدتی طبی نتائج پر بہت زیادہ سمجھوتہ کر سکتے ہیں، جیسا کہ میں دکھایا گیا ہے۔ تصویر 5۔

لہذا، محققین نے ٹائٹینیم مواد کی میکانی خصوصیات کو ان کی ساخت اور مرکب مرکب کو تبدیل کرکے ایڈجسٹ کیا ہے، انہیں انسانی جسم میں قدرتی ہڈیوں کی ساخت اور کارکردگی کے قریب تر بنا دیا ہے۔

5 بائیو میڈیکل ٹائٹینیم مرکبات کے لچکدار ماڈیولس کا موازنہ

2.1 غیر محفوظ ٹائٹینیم مواد اور ٹائٹینیم سیرامک ​​کمپوزٹ

غیر محفوظ ٹائٹینیم مواد اور نئے ٹائٹینیم الائے سسٹم میٹریل میں مناسب تاکنا ڈھانچہ اور مکینیکل خصوصیات ہیں، جو انہیں آرتھوپیڈک متبادل امپلانٹس کے لیے مثالی مواد بناتے ہیں۔

ایک طرف، یہ امپلانٹ اور ہڈیوں کے بافتوں کے درمیان تناؤ کی مماثلت کو مؤثر طریقے سے کم کر سکتا ہے، اس طرح تناؤ کو بچانے والے اثر کو کم کر سکتا ہے اور امپلانٹ کے دیرپا اور موثر کام کو حاصل کر سکتا ہے۔ دوسری طرف، غیر محفوظ ڈھانچہ ہڈی کے خلیات کے امپلانٹ جسم میں بڑھنے کے لیے ایک ضروری شرط ہے، اور باہم جڑے ہوئے غیر محفوظ ڈھانچے کی وجہ سے ہڈیوں کے خلیات کی نشوونما کو مزید فروغ دینے سے، جسم کے سیال کی ایک بڑی مقدار وہاں سے گزر سکتی ہے۔

Gu et al. ٹائٹینیم ایلومینیم وینیڈیم ایلیمینٹ پاؤڈر میں TiH2 کو فومنگ ایجنٹ اور ایکٹیویٹر کے طور پر شامل کر کے کھلے تاکنا ڈھانچے کے ساتھ TC4 الائے کی ایک نئی قسم بنائی، یکساں تاکنا سائز کی تقسیم اور تاکنا سائز 90 سے 190 μm تک۔ پوروسیٹی تقریباً 43 فیصد ~ 59 فیصد ہے، اور لچکدار ماڈیولس 5.8 سے 9.5 GPa کے درمیان ہے۔ انجن وغیرہ پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ (PIM) ٹکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے ملٹی مائکروپورس ٹائٹینیم الائے تیار کیے جو تاکنا بنانے والی ایجنٹ ٹکنالوجی کے ساتھ مل کر ، اور مرکب کی کثافت ، کمپریسیو طاقت اور لچکدار ماڈیولس پر تاکنا بنانے والے ایجنٹ پولیمتھائل میتھکریلیٹ کی مقدار کے اثر کا مطالعہ کیا۔

ٹنسر وغیرہ۔ [36] نے ایٹمائزڈ کروی پاؤڈر، ایچ ڈی ایچ ٹائٹینیم پاؤڈر، اور موم پر مبنی بائنڈر کا ایک نظام استعمال کیا تاکہ تاکنا بنانے والے ایجنٹوں کے طور پر NaCl اور KCl کی ایک خاص مقدار کو شامل کرکے حتمی غیر محفوظ ٹائٹینیم مصنوعات کی کارکردگی پر ابتدائی پاؤڈر کے اثرات کا مطالعہ کیا جا سکے۔ مزید برآں، تاکنا بنانے والے ایجنٹوں کی مقدار کو ایڈجسٹ کرتے ہوئے، طبی امپلانٹس کے لیے مطلوبہ پوروسیٹی اور تاکنا سائز کے ساتھ ایک غیر محفوظ ٹائٹینیم مواد حاصل کیا گیا، اور مواد کی کیمیائی ساخت تیسرے درجے کے خالص ٹائٹینیم معیار پر پورا اتر سکتی ہے۔

چن وغیرہ۔ [37] انجیکشن مولڈ نمونے تیار کرنے کے لیے NaCl کو تاکنا بنانے والے ایجنٹ اور ہائیڈروجنیٹڈ ڈی ہائیڈروجنیٹڈ ٹائٹینیم پاؤڈر ویکس پر مبنی انجیکشن میٹریل کے طور پر استعمال کیا۔ حاصل کردہ نمونوں میں 42.4 فیصد ~ 71.6 فیصد اور تاکنا سائز 300 μm تھا۔ جیسا کہ شکل 6 میں دکھایا گیا ہے۔ استعمال شدہ NaCl کی مقدار کو ایڈجسٹ کرنے سے، انجکشن والے حصے کے اندر ایک دوسرے سے جڑے ہوئے سوراخ بنائے جا سکتے ہیں، اور ان کی میکانی خصوصیات کینسل ہڈی کی طرح ہوتی ہیں۔

باربوسا وغیرہ۔ [38] مختلف بائنڈر سسٹمز کے ساتھ انجیکشن میٹریل کی rheological خصوصیات کو جانچنے کے لیے پہلے Fe22Cr پاؤڈر استعمال کیا۔ کارکردگی کے ٹیسٹ کے نتائج کی بنیاد پر، ایک مناسب موم پر مبنی بائنڈر سسٹم کا انتخاب کیا گیا تھا۔ پھر، Ti پاؤڈر اور تاکنا بنانے والے ایجنٹ NaCl کو گرم دبانے اور ملٹی کمپوننٹ انجیکشن مولڈنگ کے لیے ملایا گیا۔ degreasing اور sintering کے بعد، ایک گھنے کور اور بیرونی پوروسیٹی گریڈینٹ کے ساتھ ریڑھ کی ہڈی کے امپلانٹ کا جزو تیار کیا گیا تھا۔

6 غیر محفوظ ٹائٹینیم انجیکشن مولڈنگ جزو NaCl کو اسپیس ہولڈر کے طور پر استعمال کرتا ہے۔

Hydroxyapatite (HA)، انسانی قدرتی ہڈی کے ٹشو کی طرح کیمیائی ساخت اور کرسٹل ساخت کے ساتھ، ہڈیوں کی تبدیلی اور ہڈیوں کی تعمیر نو میں منفرد فوائد رکھتا ہے، اور اس نے بائیو میڈیکل آلات میں تیزی سے اہم کردار ادا کرنا شروع کر دیا ہے۔

تاہم، اس کی زیادہ ٹوٹ پھوٹ اور ناقص مکینیکل خصوصیات کی وجہ سے، HA کو اکیلے بوجھ برداشت کرنے والے جزو کے طور پر استعمال نہیں کیا جا سکتا، جس کے نتیجے میں HA اور ٹائٹینیم مواد پر مشتمل ایک نئی قسم کے بائیو میڈیکل مواد کا ظہور ہوتا ہے۔

تھیان وغیرہ۔ [39-42] نے انجیکشن مولڈنگ کا طریقہ استعمال کرتے ہوئے Ti6Al4V/HA جامع مواد کی تیاری کا مطالعہ کیا۔ سب سے پہلے، Ti6Al4V/HA جامع پاؤڈر سیرامک ​​سلوری طریقہ استعمال کرتے ہوئے تیار کیا گیا تھا۔ پھر، تیار شدہ پاؤڈر کو کمرشل بائنڈر PAN-250S کے ساتھ ملا کر ریمارک انجیکشن میٹریل تیار کیا گیا۔ انجیکشن میٹریل کی rheological خصوصیات کی جانچ کی گئی، اور debonding کے نقائص، بائنڈر ہٹانے کی رقم، اور debonding کے عمل کے دوران کاربن کے بقایا مواد پر حرارتی شرح اور debonding ماحول میں گیس کے بہاؤ کی شرح کے اثرات کا مطالعہ کیا گیا۔ حتمی نمونے کی کارکردگی پر sintering کے عمل کے پیرامیٹرز (حرارت کی شرح، sintering کے درجہ حرارت، انعقاد کا وقت، کولنگ کی شرح، وغیرہ) کا اثر، جس کے نتیجے میں نمونے کا تقریباً 50 فیصد پوراسٹی ہوتا ہے۔ اس کے علاوہ، جسم کے سیال ماحول میں تیار کردہ Ti6Al4V/HA مواد کے حیاتیاتی انحطاط کے عمل کا تجزیہ کیا گیا اور میکانیکل خصوصیات کے ٹیسٹ کے نتائج کے ذریعے اس کی خصوصیات کی گئی۔

2.2 نئے ٹائٹینیم کھوٹ کا مواد

بائیو میڈیکل فیلڈ، ٹائٹینیم میٹریل ایپلی کیشن کی ایک اہم شاخ کے طور پر، اس کی ایپلی کیشن ڈیمانڈ ڈائریکشن ٹائٹینیم میٹریل کی ترقی کے رجحان کو براہ راست متاثر کرتی ہے۔

ابتدائی ٹائٹینیم کے مواد میں خالص ٹائٹینیم استعمال کیا جاتا ہے（ بنیادی طور پر مراحل پر مشتمل ہوتا ہے، لیکن خالص ٹائٹینیم مواد میں کم طاقت اور لباس کی کمزور مزاحمت ہوتی ہے، جس کی وجہ سے Ti6Al4V، Ti6Al7Nb، اور Ti5Al2.5Fe پلس ٹائپ اے الائے کی نمائندگی کرنے والے اعلیٰ طاقت اور اعلی سختی والے مواد کی نشوونما ہوتی ہے۔ .

Aust et al. [43] Ti6Al7Nb پاؤڈر اور ویکس پر مبنی بائنڈر سسٹم (پیرافین پلس پی ای پلس سٹیرک ایسڈ) کا استعمال کرتے ہوئے بہترین کارکردگی کے ساتھ بون سکرو میٹریل کو کامیابی سے تیار کیا، جیسا کہ شکل 7 میں دکھایا گیا ہے۔ مواد کی نسبتہ کثافت 97.6 فیصد ہے، تناؤ کی طاقت 815 MPa ہے۔ 714 ایم پی اے کی طاقت، اور 8.7 فیصد کی توسیع۔

تحقیقی نتائج سے معلوم ہوا ہے کہ بڑے پیمانے پر استعمال ہونے والے ٹائٹینیم ایلومینیم وینیڈیم الائے اور ٹائٹینیم ایلومینیم نائوبیم الائے میں ال اور وی جیسے مرکب عناصر انسانی جسم میں داخل ہونے کے بعد سائٹوٹوکسک Al اور V آئنوں کو خارج کرتے ہیں جس سے انسانی جسم کو نقصان پہنچتا ہے۔

نتیجے کے طور پر، محققین نے نئی نسل کے تجربات کی ایک سیریز کی جس میں بائیو سیفٹی عناصر جیسے Nb، Ta، Zr، Mo، Sn شامل ہیں، لیکن Al اور V عناصر نہیں ٹائٹینیم مرکب نظام کی ترقی۔

فی الحال تیار کردہ اور تحقیق شدہ حیاتیاتی ٹائٹینیم مرکب بنیادی طور پر شامل ہیں Ti-15Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-35Nb-7Zr-5Ta , Ti-12Mo-6Zr-2Fe, Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Zr، اور Ti{{15} }Nb-13Ta-4.6Zr [44]۔ پاؤڈر مینوفیکچرنگ ٹکنالوجی جیسی مختلف حدود کی وجہ سے ، یہ مرکب نظام پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ کے عمل میں بڑے پیمانے پر استعمال نہیں ہوتے ہیں۔

زاؤ وغیرہ۔ انجیکشن مولڈنگ کے تجربات کے لیے ٹائٹینیم پاؤڈر اور نائوبیم پاؤڈر کا استعمال کیا گیا تاکہ TiNb ڈوئل فیز مرکبات کو تقریباً 95 فیصد کی نسبتہ کثافت کے ساتھ کامیابی سے تیار کیا جا سکے۔ گرین بلٹس، ڈیبونڈنگ پارٹس، اور سینٹرڈ پارٹس کی مکینیکل خصوصیات کی جانچ کرنے کے ساتھ ساتھ مختلف الائے کمپوزیشن مواد کے ساتھ سنٹرڈ پرزوں کے مائیکرو اسٹرکچر کا مشاہدہ اور موازنہ کرکے، مصر کے مائکرو اسٹرکچر اور مکینیکل خصوصیات پر Nb مواد کے اثر کا مطالعہ کیا گیا۔

Arokiasamy et al. [46] HDH خالص ٹائٹینیم پاؤڈر میں Fe اور Zr عناصر کو شامل کر کے ایک Ti-5Fe-5Zr مرکب تیار کیا، اور مرکب کی مکینیکل خصوصیات کی پیمائش کی۔ ٹیسٹ کے نتائج کی بنیاد پر، بقیہ چھیدوں کا طریقہ کار اور کھوٹ کے مواد کی خصوصیات پر TiC کا اثر حاصل کیا گیا۔

 

تصویر.7Ti6Al7Nb 骨钉Ti6Al7Nb ہڈیوں کا پیچ MIM کے ذریعے تیار کیا گیا

3 آؤٹ لک

کم مخصوص کشش ثقل، اعلی مخصوص طاقت، بہترین حیاتیاتی مطابقت، آکسیڈیشن مزاحمت، اور ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکبات کی اچھی سنکنرن مزاحمت ایرو اسپیس، طبی، کیمیکل، آٹوموٹیو، اور روزمرہ کی اشیا جیسے ایپلی کیشنز میں ترقی کی بڑی صلاحیت رکھتی ہے۔

روایتی پروسیسنگ تکنیک جیسے فورجنگ، کاسٹنگ اور مشیننگ کے مقابلے میں، پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ ٹیکنالوجی کے واضح فوائد ہیں، جیسے کہ یکساں مرکب مرکب، اعلی خام مال کے استعمال کی شرح، اور بڑی مقدار میں پیچیدہ شکل والے حصوں کے لیے مضبوط پیداواری صلاحیت، جو بہت زیادہ فروغ دے سکتی ہے۔ ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکب مصنوعات کی پیداوار اور اطلاق۔

اگرچہ ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے انجیکشن مولڈنگ کی تحقیق میں کچھ پیشرفت ہوئی ہے، لیکن صنعتی پیداوار کے حقیقی عمل میں مسائل کا ایک سلسلہ ابھی بھی حل کرنے کی ضرورت ہے، جیسے کہ اعلیٰ معیار کے پاؤڈر خام مال کی اعلیٰ قیمت، ناکافی تبدیلی اور اطلاق۔ انجیکشن مولڈنگ کے لیے نئے اعلیٰ معیار کے ٹائٹینیم الائے سسٹمز، اور مصنوعات کی کیمیائی ساخت کو کنٹرول کرنے میں دشواری۔

اس کے علاوہ، حالیہ برسوں میں مائیکرو سسٹم ٹیکنالوجی کی تیز رفتار ترقی کے ساتھ، مائیکرو سسٹم میں لاگو مائیکرو کمپلیکس اجزاء کی مانگ میں مسلسل اضافہ ہوتا جا رہا ہے۔ پاؤڈر انجیکشن مولڈنگ کو روایتی مصنوعات کی اقسام سے مائیکرو مصنوعات کی طرف منتقل کرنے اور پاؤڈر مائیکرو انجیکشن مولڈنگ ٹیکنالوجی میں ترقی کرنے کی ضرورت ہے۔

اس وقت، مائیکرو انجیکشن مولڈنگ ٹیکنالوجی زیادہ تر مادی نظاموں پر مرکوز ہے جیسے پولیمر اور سٹینلیس سٹیل، اور ابھی بھی بہت سے مسائل ہیں جن کا مطالعہ ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکبات کے مائیکرو انجیکشن مولڈنگ میں کیا جانا چاہیے۔

لہذا، ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے انجیکشن مولڈنگ ریسرچ کی ترقی کو نئے ٹائٹینیم الائے سسٹمز کی تحقیق اور ترقی، کم لاگت اور اعلیٰ معیار کے ٹائٹینیم الائے پاؤڈر کی تیاری کی ٹیکنالوجی کی ترقی، اور ٹائٹینیم میٹریل مائیکرو انجیکشن مولڈنگ کے مطالعہ پر توجہ دینی چاہیے۔ مائیکرو پیچیدہ آلات کے لیے موزوں ہے۔

ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے انجیکشن مولڈنگ ٹیکنالوجی پر تحقیق کو گہرا کرنے کے ساتھ، یہ خیال کیا جاتا ہے کہ انجکشن مولڈنگ ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم الائے ٹیکنالوجی نمایاں پیش رفت کرے گی، اس طرح ٹائٹینیم انڈسٹری کی تیز رفتار ترقی کو فروغ ملے گا۔