آلیاژ پلاتین-ایریدیوم: ماده کلیدی در صنایع پزشکی، هوافضا و نیمه‌هادی

پلاتین ایریدیوم در بیشتر مقدمه های کوتاه به عنوان پلاتین با مقدار کمی ایریدیوم توصیف شده است و این عبارت تنها عدد مورد نیاز خریدار را حذف می کند. محتوای ایریدیوم مشخصات است. سختی را تعیین می کند، مقاومت در برابر خوردگی را تعیین می کند، نحوه کار با آلیاژ را تعیین می کند، و قیمت را تعیین می کند، و محدوده ای که در واقع فروخته می شود از چند درصد تا 30 درصد با رفتار بسیار متفاوت در هر مرحله است.

همان خاصیتی که باعث می شود آلیاژ در سه صنعت مفید باشد دلیل اهمیت عدد است. ایریدیوم یکی از معدود فلزاتی است که سختی پلاتین را بدون از بین بردن پایداری شیمیایی آن افزایش می دهد، بنابراین یک افزودنی کوچک فلز نرم و به راحتی تغییر شکل می دهد به ماده ای با حالت فنری که لبه را نگه می دارد و در برابر سایش مقاومت می کند. مقدار بیشتری اضافه کنید و سختی بیشتر می شود در حالی که توانایی کار سرد کاهش می یابد، تا زمانی که آلیاژ باید گرم کار شود و بازده سیم تمام شده به هزینه غالب تبدیل می شود.

این صفحه مراحل ترکیبی را که در واقع معامله می شود، آنچه که هر کدام در یک الکترود پزشکی، در یک جزء احتراق، و در یک کاوشگر آزمایشی می خرند، و محدودیت دمای بالایی که آلیاژ با ایریدیوم خالص مشترک است و هیچ سرفصل صفحه داده ای به آن اشاره نمی کند، مشخص می کند.

جدول با استفاده از مقادیر منتشر شده برای ترکیبات رایج، خواصی را نشان می دهد که با محتوای ایریدیوم تغییر می کنند. جایی که خاصیتی برای یک ترکیب منتشر نمی شود، سلول چنین می گوید، زیرا یک عدد درون یابی شده در جدول مواد بدتر از یک عدد خالی است.

دو نکته در آن جدول قابل توجه است. چگالی با محتوای ایریدیوم افزایش می‌یابد و این کار را به‌طور یکنواخت انجام می‌دهد، از 21.45 برای پلاتین خالص به 21.69 در 30 درصد ایریدیوم، زیرا ایریدیوم چگال‌تر از دو فلز در 22.56 گرم بر سانتی‌متر مکعب است. و مرحله سختی از پلاتین خالص تا PtIr 10 بسیار بزرگتر از پله از PtIr 10 تا PtIr 20 است، به همین دلیل است که آلیاژ 10 درصد بیشتر کارهای پزشکی و ابزارآلات را انجام می دهد: بیشترین مزیت سختی را به خود اختصاص می دهد در حالی که ماده ای باقی می ماند که می تواند کشیده شود، نورد شود و با ابزار معمولی شکل بگیرد.

محدوده ترکیبی که به طور معمول ذخیره می شود، باریکتر از محدوده ای است که از نظر فنی ممکن است. DLX پلاتین ایریدیوم را در گریدهای 5، 10 و 15 درصد ایریدیوم به‌صورت استاندارد عرضه می‌کند، با محتویات بالاتری که طبق سفارش تولید می‌شود، و توصیه عملی برای طراحی جدید این است که از 10 درصد شروع شود و فقط زمانی که اندازه‌گیری سایش یا سختی نشان می‌دهد که 10 درصد کافی نیست، به بالا بروید.

یک الکترود محرک باید سه کار را همزمان انجام دهد. باید بار را بدون خوردگی به بافت منتقل کند، باید میلیون ها چرخه را بدون تغییر شکل دوام بیاورد، و باید به شکل کوچک و اغلب پیچیده قابل تولید باشد. پلاتین ایریدیوم 10 درصد ترکیبی است که این سه را متعادل می کند و دلایل آن الکتروشیمیایی و مکانیکی است و بازاریابی نیست.

دلیل الکتروشیمیایی عرض پنجره ای است که فلز در آن غیرفعال است. پلاتین و آلیاژهای آن به این دلیل استفاده می‌شوند که در پتانسیل‌هایی که پالس تحریک به آن می‌رسد حل نمی‌شوند، و افزودن ایریدیوم مقاومت در برابر خوردگی را در چرخه‌های مکرر بدون وارد کردن فازی که به طور انتخابی خورده می‌شود، بهبود می‌بخشد. دلیل مکانیکی آن این است که آلیاژ 10 درصد آنقدر سخت است که در برابر تغییر شکل در حین چروک شدن و جاگذاری مقاومت کند و به اندازه کافی انعطاف پذیر است که بدون ترک خوردگی به داخل سیم کشیده شود یا به شکل حلقه درآید.

سه فرم محصول از این الزامات پیروی می کنند. یک ضربان ساز یا الکترود نورومدولاسیون معمولا یک سیم، یک حلقه یا یک نوک است که از میله ماشینکاری شده است. نوار نشانگر استنت یک حلقه نازک است. درج ابزار جراحی یک قطعه کوچک ماشینکاری شده است. هر سه بر اساس ترکیب، فرم و شرایط سطح مرتب می شوند و شرایط سطح اهمیت دارد زیرا خراش روی الکترود کاشته شده محل تمرکز بار است.

کاربرد هوافضا که معمولاً به عنوان یک جزء موتور موشک توصیف می شود، دقیقاً یک جزء احتراق است. پلاتین ایریدیوم در الکترودهای شمع و نوک جرقه زن ظاهر می شود، جایی که آلیاژ در برابر فرسایش قوس مقاومت می کند و لبه تیز را تحت تخلیه مکرر نگه می دارد و در حسگرهای کوچک و قطعات تماس ظاهر می شود. این ماده یک محفظه احتراق یا نازل نیست که بسته به استراتژی خنک‌سازی از آلیاژهای نیکل، آلیاژهای مس یا کامپوزیت‌های کربن ساخته شده‌اند.

این تمایز برای یک خریدار اهمیت دارد زیرا این دو درخواست به تامین‌کنندگان متفاوتی می‌رود. درخواست الکترودهای جرقه زنی پلاتین ایریدیوم یک قطعه فلزی گرانبها کوچک است که نیاز به سایش دارد. درخواست برای محفظه رانش یک جزء ساختاری بزرگ با نیاز حرارتی است و پلاتین ایریدیوم به هیچ قیمتی کاندید آن نیست.

همین منطق در مورد لیست نیمه هادی ها نیز صدق می کند. این آلیاژ در کاوشگرهای آزمایشی و در برخی منابع بوته و تبخیر ظاهر می شود، جایی که سختی و بی اثری شیمیایی آن در مقیاس کوچک استفاده می شود. این به عنوان یک ماده ساختاری در یک ویفر فاب ظاهر نمی شود و صفحه ای که تولید نیمه هادی را بدون نامگذاری کاوشگر یا بوته فهرست می کند، یک صنعت را توصیف کرده است و نه یک کاربرد.

ایریدیوم در هوا در دمای بالا اکسید می شود و به اکسید فرار تبدیل می شود و اکسید از سطح خارج می شود و به عنوان یک مقیاس محافظ روی آن باقی نمی ماند. پیامد یک قطعه پلاتین ایریدیوم، از دست دادن آهسته ایریدیوم از لایه سطحی در دمای بالاتر از حدود 1000 درجه سانتیگراد در یک اتمسفر اکسید کننده است که هم ترکیب و هم ابعاد یک بخش نازک را تغییر می دهد.

این دلیلی است که از الکترود پلاتین ایریدیوم در کاربرد اشتعال و نه به عنوان عنصر کوره استفاده می شود، و دلیل این است که آلیاژ برای خلاء، اتمسفر بی اثر یا کاهش شرایط در هنگام گرم شدن مشخص شده است. در هوا در دما، فلز با یک مکانیسم چشمگیر از بین نمی رود. به سادگی نازک تر می شود و ایریدیومی که به آن سختی می دهد بخشی است که ترک می کند.

دو پیامد عملی به دنبال دارد. یک سیم نازک یا یک نوک کاوشگر ظریف در هوای بالای 1000 درجه سانتیگراد باید به عنوان یک ماده مصرفی با عمر محدود و نه به عنوان یک جزء دائمی در نظر گرفته شود. و قسمتی که در آن سرویس بوده است باید از نظر وزنی و ابعادی بررسی شود نه ظاهری، زیرا افت آنقدر یکنواخت است که تا زمانی که برش از بین نرود، نامرئی باشد.

کار پلاتین ایریدیوم به سرعت سخت می شود و پنجره کار با افزایش محتوای ایریدیوم باریک می شود. توالی عملی برای سیم این است که از یک شمش ریخته‌گری یا متخلخل شروع کنیم، آن را به صورت گرم در یک میله کار کنیم و سپس آن را با آنیل بین پاس‌ها بکشیم. تعداد دفعات بین آنیل ها با افزایش محتوای ایریدیوم کاهش می یابد و در بالای محدوده کشیدن مواد به هیچ وجه دشوار است.

نتیجه تجاری این است که قیمت یک قطعه پلاتین ایریدیوم به همان اندازه که توسط خود فلز تعیین می شود، توسط بازده مسیر کار تعیین می شود. مشخصاتی که درخواست قطر و تلورانس می کند که ترسیم آن دشوار است، هزینه ای را به همراه خواهد داشت که ربطی به محتوای ایریدیوم ندارد، و خریدار که دو قیمت را برای یک آلیاژ اسمی یکسان مقایسه می کند، ممکن است دو بازده متفاوت را با هم مقایسه کند.

شش مورد، قیمت ایریدیوم پلاتین را تعیین می‌کنند، و اولین مورد، موردی است که اکثر پرسش‌ها مبهم می‌گذارند.

DLX پلاتین ایریدیوم را در چانگژو، جیانگ سو، به صورت سیم، لوله، حلقه، نوار و میله در گریدهای 5، 10 و 15 درصد ایریدیوم به صورت استاندارد و در محتویات بالاتر به صورت سفارشی عرضه می کند. این اشکال شامل سیم ریز برای الکترودها و پروب ها، لوله برای نوارهای نشانگر، حلقه برای قطعات ابزار و سیم فنر برای مکانیسم های دقیق است.

مواد بر اساس ترکیب نامگذاری شده در سفارش، با گواهی EN 10204 3.1 در صورت درخواست و شماره حرارت قابل ردیابی به نتایج آزمایش ارائه می شود. سوالی که قیمت را تعیین می کند محتوای ایریدیوم همراه با فرم است، زیرا این دو مورد مسیر کار و بازده را قبل از بحث در مورد قیمت تعیین می کنند.

معمولاً به معنای 10٪ و گاهی اوقات 5 یا 15٪ است. این عبارت به این دلیل استفاده می شود که افزودن ایریدیوم در مقایسه با محتوای پلاتین کم است، اما تفاوت بین 5٪ و 15٪ تفاوت بین یک سیم به راحتی کشیده شده و ماده ای است که نیاز به برنامه ریزی دقیق دارد. در مشخصات باید درصد ذکر شود نه صفت.

زیرا بیشتر مزیت سختی ایریدیوم را به خود اختصاص می دهد در حالی که ماده ای باقی می ماند که می توان با ابزار معمولی کشیده و شکل داد. در برابر خوردگی تحت چرخه شارژ مکرر مقاومت می کند، شکل خود را در حین چین و جاگذاری حفظ می کند و می توان آن را به سیم، حلقه و اشکال ماشینکاری شده ای که یک ایمپلنت به آن نیاز دارد تبدیل کرد. محتویات بالاتر ایریدیوم کار سخت‌تر و سخت‌تر است، که هزینه قطعه‌ای که معمولاً کوچک است را افزایش می‌دهد.

این در اجزای احتراق مانند الکترودهای شمع و نوک جرقه گیر استفاده می شود و نه به عنوان یک ماده ساختاری برای یک محفظه یا یک نازل. آن قطعات بزرگتر از آلیاژهای نیکل، آلیاژهای مس یا کامپوزیت های کربن بسته به استراتژی خنک کننده ساخته می شوند. درخواست سخت افزار موتور پلاتین ایریدیوم معمولاً درخواست الکترود است.

به اندازه کافی برای یک الکترود خوب است و آنقدر خوب نیست که برای رسانایی انتخاب شود. پلاتین تقریباً شش برابر مس مقاومت دارد و افزودن ایریدیوم آن را بهبود نمی بخشد. آلیاژ برای پایداری شیمیایی، سختی و مقاومت در برابر سایش انتخاب شده است و رسانایی خاصیتی است که اتفاقاً کافی است و دلیلی برای انتخاب نیست.

ایریدیوم یک اکسید فرار تشکیل می دهد که به جای ساختن یک مقیاس محافظ، سطح را ترک می کند، بنابراین آلیاژ به آرامی ایریدیوم را از لایه سطحی از دست می دهد. در یک مقطع نازک که به صورت کاهش ابعاد و تغییر در ترکیب خود را نشان می دهد. این آلیاژ به صورت گرم در خلاء، گاز بی اثر یا در شرایط کاهش استفاده می شود و بخشی که در هوا گرم می شود باید به عنوان یک ماده مصرفی در نظر گرفته شود.

به دو دلیل که ترکیب. ایریدیوم بسیار گرانتر از پلاتین است، بنابراین قیمت فلز با درصد افزایش می یابد. و پنجره کار با بالا آمدن ایریدیوم باریک می شود، بنابراین تعداد کشش ها بین آنیل ها کاهش می یابد و بازده سیم تمام شده کاهش می یابد. اثر دوم اغلب بزرگتر از اولی برای یک سیم خوب است.

پلاتین ایریدیوم یک آلیاژ پلاتین است که مشخصات آن محتوای ایریدیوم آن است. در 10% به اندازه کافی سخت است که در برابر سایش مقاومت کند و آنقدر انعطاف پذیر است که به داخل سیم کشیده شود و به حلقه هایی تبدیل شود که کار پزشکی و ابزار مورد نیاز است. در 20 درصد و بالاتر، در برابر فرسایش قوس و سایش بیشتر مقاومت می کند، به قیمت یک پنجره کاری که باریک می شود تا زمانی که کار گرم تنها مسیر شود.

دو محدودیت مربوط به مشخصات است و نه در بروشور. آلیاژ ایریدیوم را به عنوان یک اکسید فرار در هوای بالای حدود 1000 درجه سانتیگراد از دست می دهد، بنابراین یک قسمت داغ به خلاء، گاز بی اثر یا عمر قابل مصرف نیاز دارد. و رسانایی آن کافی است و استثنایی نیست، بنابراین طرحی که آن را برای عملکرد الکتریکی انتخاب می کند، آن را به دلیل اشتباه انتخاب کرده است.

اطلاعات مربوط به ویژگی آلیاژهای پلاتین ایریدیوم منتشر شده است که چگالی 21.56 گرم بر سانتی متر مکعب را برای گرید 10 درصد ایریدیوم، 21.61 برای 20 درصد و 21.69 برای 30 درصد و نقطه ذوب حدود 1800 درجه سانتی گراد برای درجه 10 درصد ارائه می دهد.

اطلاعات عرضه‌کننده پلاتین 90 ایریدیوم 10، سختی برینل 130 تا 190، استحکام کششی 380 تا 620 مگاپاسکال، دانسیته 21.56 گرم بر سانتی‌متر مکعب و نقطه ذوب حدود 1800 درجه سانتی‌گراد را نشان می‌دهد.

داده های مرجع منتشر شده برای سیستم پلاتین ایریدیوم، سختی ویکرز حدود 56 برای پلاتین خالص، ترکیبات رایج 90:10 و 70:30، و افزایش سختی که افزودن ایریدیوم ایجاد می کند.

داده‌های مواد برای ایریدیوم منتشر شد که چگالی 22.56 گرم بر سانتی‌متر مکعب و نقطه ذوب حدود 2446 درجه سانتی‌گراد را به‌عنوان مبنایی برای روند چگالی در سری‌های آلیاژ ارائه می‌کند.

مطالعات اکسیداسیون منتشر شده روی آلیاژهای حاوی ایریدیوم و ایریدیوم، گزارش کاهش وزن ناشی از اکسیداسیون در هوا در دمای 1000 درجه سانتیگراد و شناسایی اکسید فرار به عنوان مکانیزمی که توسط آن ایریدیوم از سطح خارج می شود.

اطلاعات منتشر شده در مورد فشار بخار پلاتین، ایریدیوم و رودیوم در محدوده 1000 تا 1750 درجه سانتیگراد، به عنوان مبنایی برای بیانیه کاهش دمای بالا.

اسناد خانواده ISO 5832 و ASTM F75 برای مواد ایمپلنت، به عنوان چارچوب کلی که در آن یک ماده الکترود پزشکی واجد شرایط است، با توجه به اینکه یک گرید پلاتین ایریدیوم خاص توسط سازنده دستگاه مطابق با استانداردهای قابل اجرا است.

EN 10204، اسناد بازرسی، برای تعریف گواهی 3.1 به عنوان یک سند حاوی نتایج آزمایش واقعی و تایید شده توسط نماینده بازرسی مستقل سازنده.

ترکیب‌ها و ارزش‌های دارایی بالا مقادیر منتشر شده برای درجه‌های نام‌گذاری‌شده هستند و محدودیت‌های پذیرش برای یک قطعه تحویلی نیستند. سختی و خواص کششی به مقدار کار سرد و عملیات بازپخت بستگی دارد، بنابراین مقدار ذکر شده برای یک مزاج، دیگری را توصیف نمی کند. تراکم یک ویژگی ترکیب است و در اینجا برای نشان دادن روند در سراسر سری استفاده می شود. رفتار اکسیداسیون توصیف شده برای هوا در دما اعمال می شود، و سرعت آن به دما، جریان گاز و نسبت سطح به حجم قطعه بستگی دارد، بنابراین یک کاربرد داغ باید با آزمایش و نه با یک محدودیت درجه حرارت مشخص شود. گریدهای پلاتین ایریدیوم برای مصارف پزشکی توسط سازنده دستگاه مطابق با استانداردهای قابل اجرا است و عرضه آلیاژ به خودی خود این صلاحیت را تشکیل نمی دهد. مشخصات محصول اصلاح می شود و نسخه ای که در سفارش خرید نامگذاری شده است حاکم است. هیچ چیز در این صفحه جایگزین نسخه مهندسی یا آزمایش صلاحیت توافق شده بین خریدار و تامین کننده نیست.