УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОКСИДИРОВАНИЯ ИМПЛАНТАТОВ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ

Полезная модель относится к электротермическому оборудованию для термической обработки металлоизделий, а именно, к устройствам для оксидирования имплантатов-остеофиксаторов из нержавеющих хромоникелевых сталей.
Для создания оксидных биосовместимых покрытий на ортопедических имплантатах из нержавеющей стали достаточно проведение воздушно-термического оксидирования. Однако большинство существующих устройств для газотермического оксидирования применимы для обработки имплантатов из титана и его сплавов и предназначены для проведения оксидирования металлов и их сплавов в специальных реакционных средах, не содержащих воздух [1, 2].
Известно устройство для газотермического оксидирования изделий из титана и титаносодержащих сплавов по заявке №2007144949/02 от 03.12.2007, включающее камеру нагрева газовой смеси с внешним нагревательным элементом, газоподводящим и газоотводящим штуцерами, охлаждающими жидкостными контурами, термопару; камеру охлаждения в инертной газовой среде с двумя штуцерами подачи и отвода охлаждающего газа; шлюзовой затвор с двумя запорными полусферическими элементами для соединения и разъединения объемов камер нагрева и охлаждения. Данное устройство характеризуется конструктивной сложностью и не обеспечивает возможность оксидирования изделий из нержавеющих сталей в естественно-воздушной окислительной среде.
Ближайшим прототипом, по мнению авторов, является устройство для газотермического оксидирования изделий из титана и его сплавов по заявке №2009127063 от 14.07.2009, содержащее камеру оксидирования с системами нагрева и охлаждения, узлы для проточной подачи окислительной газовой среды через камеру, узлы для проточной подачи защитного охлаждающего газа, крышки, закрывающие цилиндрическое устройство с двух противоположных сторон. В одну из крышек вмонтирован узел для подачи окислительной газовой среды и термопара, а другая - снабжена защелкой, причем узел для подачи защитного охлаждающего газа вмонтирован в крышку наряду с узлом для подачи окислительной газовой среды, а для отвода защитного охлаждающего газа использован узел для отвода отработавшей окислительной газовой среды.
Данное устройство отличается простотой конструктивного исполнения, однако не дает технической возможности для осуществления оксидирования стальных имплантатов на воздухе.
Задача полезной модели состоит в создании технически простого электронагревательного устройства для получения оксидных покрытий на имплантатах из нержавеющей стали в воздушной окислительной среде.
Поставленная задача решается следующим образом. В устройстве для оксидирования имплантатов из нержавеющих сталей, включающем цилиндрическую камеру оксидирования с системами нагрева и охлаждения, термопарой и крышкой, снабженной защелкой, камера оксидирования выполнена открытой с одной стороны для поступления воздушной окислительной среды в рабочий объем и закрытой с другой противоположной стороны крышкой, снабженной защелкой.
Предложенное устройство (см. фиг.) состоит из цилиндрической камеры 1, открытой с одной стороны для поступления воздушной среды в рабочий объем и закрытой с другой противоположной стороны крышкой 2 с помощью защелки 3. Внутри камеры 1 расположена термопара 4, а снаружи на корпусе - система нагрева в виде нагревательного элемента 5, соединенного с токоизолированными электрическими выводами 6 источника питания (на чертеже не показан) и закрытого с внешней стороны кожухом 7 с прокладками из теплоизолирующего материала, а также систему охлаждения в виде двух охлаждающих контуров 8 со штуцерами для обеспечения циркуляции жидкой среды. Охлаждающие контуры 8 расположены на корпусе камеры 1 с двух сторон нагревательного элемента 5 на равном от него расстоянии.
Устройство работает следующим образом. Производят загрузку обрабатываемых имплантатов в цилиндрическую камеру 1 через открытую, не имеющую крышки часть, и включают нагревательный элемент 5 для обеспечения заданной температуры в камере 1, используя при этом термопару 4. При достижении определенной температуры в камере с воздушной окислительной средой осуществляют процесс оксидирования в течение требуемой продолжительности обработки. По окончании воздушно-термического оксидирования нагревательный элемент 5 отключают от источника питания, включают прокачку охлаждающей жидкости через контуры 8 и производят охлаждение камеры 1 с одновременным охлаждением обработанных стальных изделий при выключенном нагреве устройства. После завершения охлаждения камеры и оксидированных имплантатов их извлекают из устройства.
Выполнение камеры оксидирования открытой с одной стороны и закрытой крышкой с другой - создает возможность заполнения всего объема камеры воздушной окислительной средой, необходимой для осуществления процесса термического оксидирования имплантатов из нержавеющих сталей. При этом, камеры должна быть закрыта с одной стороны крышкой для предотвращения рассеивания тепла и возникновения погрешности задаваемого температурного режима в камере.
Снабжение крышки 2 защелкой 3 дает возможность открывать камеру 1 с другой стороны и при открытом с двух противоположных сторон положении камеры проводить требуемую техническую подготовку всей ее внутренней поверхности путем удаления со стенок образуемого нагара.
Предложенное устройство для оксидирования имплантатов из нержавеющих сталей характеризуется простотой конструкции, надежностью эксплуатации и технической эффективностью применения, а формируемые металлооксидные покрытия отличаются повышенными показателями качеств биосовместимости.
Источники информации:
1. Родионов И.В. Аргонокислородное оксидирование костных титановых имплантатов // Материаловедение. №4, 2009. С.47-52.
2. Родионов И.В. О возможности создания оксидных биосовместимых покрытий на титановых имплантатах методом паротермического оксидирования / Materiály IV Mezinárodní vĕdecko-praktická konference «Vĕdecký průmysl evropského kontinentu - 2008». Praha, Czech Republic: Publishing House «Education and Science» s.r.o. Díl 13. S.25-32.