Hướng dẫn / Vật liệu

Titan, 316L và PEEK: chọn vật liệu cho chi tiết y tế gia công

23 tháng 9, 2026

Việc chọn vật liệu cho một chi tiết y tế gia công thường do hồ sơ pháp lý quyết định chứ không phải người thợ máy, và điều đó là đúng. Nhưng cách nó được ghi trên bản vẽ quyết định quý khách trả bao nhiêu, và một số bản vẽ đáng ngạc nhiên bỏ lỡ tiền do thiếu chính xác theo một cách cụ thể.

Bắt đầu từ yêu cầu, không phải từ hợp kim

Năm câu hỏi loại trừ hoặc chấp nhận vật liệu trước khi ai đó nghĩ đến gia công.

1. Tiếp xúc bệnh nhân, và trong bao lâu? Tiếp xúc thoáng qua, kéo dài hay vĩnh viễn đưa quý khách vào những vùng tương thích sinh học rất khác nhau.
2. Tải trọng, và có theo chu kỳ không? Một đồ cấy ghép chịu tải theo chu kỳ quan tâm đến độ mỏi và độ bền gãy theo cách mà một chi tiết tĩnh không có.
3. Chẩn đoán hình ảnh. Nhiễu kim loại trên CT hoặc MRI có thể là lý do một polyme thắng.
4. Phương pháp tiệt trùng. Chu kỳ hấp tiệt trùng rất khắc nghiệt với một số mác thép không gỉ và một số polyme.
5. Tuổi thọ sử dụng. Một dụng cụ dùng một lần và một đồ cấy ghép hai mươi năm là hai bài toán khác nhau.

Trả lời những câu này và danh sách vật liệu thường chỉ còn hai mục. Khi đó câu hỏi trở thành nên ghi gì.

Titan

Ti-6Al-4V ELI, Grade 23, theo ASTM F136. Con ngựa thồ cho đồ cấy ghép chịu tải: tấm chấn thương, vít xương, thanh cột sống, chuôi khớp. ELI nghĩa là nguyên tố xen kẽ cực thấp, và trong thực tế nó có nghĩa là giới hạn oxy và sắt chặt hơn Grade 5 tiêu chuẩn. Điều đó mang lại độ bền gãy tốt hơn và khả năng chống lan truyền vết nứt mỏi tốt hơn, chính là mục đích trên một chi tiết sẽ chịu tải theo chu kỳ nhiều năm.

Đây là phần đáng biết. Grade 23 và Grade 5 gia công gần như giống hệt nhau. Cùng tốc độ, cùng lượng chạy dao, cùng dụng cụ, cùng dung dịch làm mát. Phụ phí của ELI là phôi thanh và chứng chỉ, không phải việc cắt.

Vì vậy khi một báo giá quay lại với khoản tăng gia công lớn cho ELI, đó là một câu hỏi chính đáng để đặt ra. Dòng vật liệu phải thay đổi. Dòng giờ công không nên thay đổi nhiều.

Titan CP, Grade 2 và Grade 4, theo ASTM F67. Titan nguyên chất thương mại. Grade 2 mềm và dễ tạo hình, xuất hiện ở abutment nha khoa, vỏ và lưới sọ. Nó dính hơn Grade 23 trên máy: nó bị quệt và bám vào lưỡi cắt thay vì gãy phoi, nên bề mặt hoàn thiện và kiểm soát ba via tốn thời gian chứ không phải gia công thô.

Titan thuộc mọi mác đều dẫn nhiệt kém, nghĩa là nhiệt lẽ ra thoát theo phoi lại ở trong dao. Đó là lý do tốc độ cắt trông chậm với bất kỳ ai quen với nhôm, và vì sao dụng cụ là một dòng thật sự trong báo giá titan.

Thép không gỉ

316L và 316LVM theo ASTM F138. LVM là nấu lại chân không và ký hiệu F138 là phôi thanh cấy ghép có chứng chỉ phía sau. 316L thông thường từ nhà phân phối là một lần mua khác. Nó biến cứng nhanh, điều này có hệ quả thực tế: một dao cọ xát một lần làm lượt cắt sau khó hơn, nên một xưởng đang đoán lượng chạy dao sẽ vật lộn với vật liệu và chuyển chi phí cho quý khách. Nó cần thụ động hóa sau gia công và lộ mọi vết xước trên mặt đánh bóng.

17-4 PH, trạng thái H900 hoặc H1150. Thân dụng cụ tái sử dụng, hàm kẹp, tua vít. Không phải mác cấy ghép. Trạng thái nhiệt luyện làm thay đổi chi tiết đáng kể và phải có trên bản vẽ. “17-4 PH” đứng một mình là quy cách chưa đầy đủ và các xưởng khác nhau sẽ làm cho quý khách những chi tiết khác nhau một cách thiện chí.

Các mác martensitic cho lưỡi cắt phải chịu được vài trăm chu kỳ hấp tiệt trùng mà không rỗ.

Cobalt chrome

CoCrMo theo ASTM F75 đúc hoặc F1537 rèn, và ISO 5832-12. Chi tiết đùi khớp gối, chỏm khớp háng, khung răng. Nó thắng về độ mòn ở nơi titan không thắng.

Trên máy, nó là mác cứng nhất trong nhóm đối với dao, và yếu tố quyết định chi phí là tuổi thọ dao chứ không phải thời gian máy. Phần lớn công đoạn hoàn thiện là mài hoặc đánh bóng chứ không phải cắt. Nếu quý khách có một chi tiết CoCr với bề mặt ổ đỡ bóng gương, phần lớn báo giá là bề mặt, không phải hình học.

Polyme

PEEK cấp cấy ghép theo ASTM F2026. Lồng liên thân đốt sống, chi tiết thử, tay cầm dụng cụ. Nó cắt dễ, và đó chính là cách nó làm mọi người mắc bẫy. Rủi ro là nhiệt và ứng suất kẹp gây nứt rạn, và nhiễm bẩn từ máy đã chạy thép. Một xưởng chạy PEEK cấy ghép đúng cách coi nó là một công việc tách biệt với dụng cụ riêng, và đó là điều quý khách trả tiền chứ không phải thời gian chu kỳ.

UHMWPE theo ASTM F648 và ISO 5834-2. Miếng đệm khớp gối và ổ cối khớp háng. Điểm nóng chảy rất thấp, đàn hồi trở lại khỏi dao, cần dụng cụ sắc và lượt cắt nhẹ. Đo chính xác nó là một kỷ luật riêng vì chi tiết dịch chuyển khi quý khách đo.

Nitinol

ASTM F2063. Dây dẫn, stent, ghim, dụng cụ mềm dẻo. Siêu đàn hồi, nên nó lệch khỏi dao và bật trở lại. Câu trả lời trung thực thường là nó được mài, cắt laser hoặc cắt EDM chứ không phải phay. Hãy hỏi trước khi giả định một máy phay làm được, vì một xưởng chưa từng chạy nó sẽ phát hiện ra trên chi tiết của quý khách.

So sánh

Vật liệu	Tiêu chuẩn	Dùng ở đâu	Yếu tố chi phí trong gia công
Ti-6Al-4V ELI, Gr 23	ASTM F136, ISO 5832-3	Cấy ghép chịu tải, chấn thương	Dụng cụ, nhiệt ở lưỡi cắt
Ti CP, Gr 2 và 4	ASTM F67, ISO 5832-2	Nha khoa, vỏ, lưới	Kiểm soát ba via và bề mặt, không phải gia công thô
316L / 316LVM	ASTM F138, F139	Dụng cụ, dẫn lưu chất lỏng, cố định tạm thời	Biến cứng, rồi thụ động hóa
17-4 PH	ASTM A564, AMS 5643	Thân dụng cụ tái sử dụng	Trạng thái nhiệt luyện, độ cứng khi cắt
CoCrMo	ASTM F75, F1537	Khớp gối, khớp háng, khung răng	Tuổi thọ dao và lộ trình đánh bóng
PEEK, cấp cấy ghép	ASTM F2026	Lồng cột sống, chi tiết thử, tay cầm	Cách ly, kiểm soát nhiễm bẩn
UHMWPE	ASTM F648, ISO 5834-2	Miếng đệm khớp gối, ổ cối	Dụng cụ sắc, và đo lường
Nitinol	ASTM F2063	Dây, stent, ghim	Thường không phải phay

Nên ghi gì trên bản vẽ

Bốn điều, và điều thứ hai là điều mọi người bỏ qua.

1. Vật liệu và tiêu chuẩn của nó. Ti-6Al-4V ELI theo ASTM F136, không phải “titan”.
2. Trạng thái, nếu áp dụng. 17-4 PH H900 là chi tiết khác với 17-4 PH H1150.
3. Xử lý bề mặt và tiêu chuẩn của nó. Thụ động hóa theo ASTM A967, đánh bóng điện hóa theo ASTM B912, và nói rõ phương pháp nào nếu tiêu chuẩn đưa ra nhiều phương pháp.
4. Tiêu chí chấp nhận. Quý khách sẽ đánh giá nó thế nào, để xưởng biết mình được đo theo gì trước khi báo giá chứ không phải sau khi giao hàng.

Và một việc đáng làm trước khi gửi bất cứ thứ gì đi: hãy đi qua các ghi chú vật liệu và hỏi cái nào được chọn cho chi tiết này và cái nào được sao chép từ bản vẽ trước. Với chi tiết không phải đồ cấy ghép, quy cách cấp cấy ghép được thừa hưởng là một trong những nơi phổ biến nhất mà một chương trình trả thêm tiền cho một thứ vô ích.

Nếu quý khách muốn phía báo giá của việc này, điều gì quyết định chi phí của một chi tiết y tế gia công nói về năm yếu tố còn lại.

Nguồn

• ASTM F136, hợp kim Ti-6Al-4V ELI rèn cho ứng dụng cấy ghép phẫu thuật
• ASTM F138, thanh và dây thép không gỉ 18Cr-14Ni-2.5Mo rèn cho cấy ghép phẫu thuật
• ASTM F2026, polyme polyetheretherketone (PEEK) cho ứng dụng cấy ghép phẫu thuật

Tiêu chuẩn và quy định thay đổi. Hãy kiểm tra văn bản hiện hành tại nguồn trước khi dựa vào đó trong hồ sơ nộp.

Câu hỏi thường gặp

Đọc tiếp

• Cách viết bộ hồ sơ RFQ cho chi tiết y tế gia công
• Dung sai trên chi tiết y tế gia công: điều nên kỳ vọng và điều đáng trả tiền