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射頻套管針絕緣涂層種類與加工工藝研究論文
內(nèi)容提要：介紹射頻套管針的絕緣涂層種類、加工工藝以及涂覆層的質(zhì)量檢驗(yàn)。分析特氟龍涂層、聚氨酯涂層、派瑞林涂層的加工工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)涂覆層的質(zhì)量檢驗(yàn)進(jìn)行方法匯總。
關(guān)鍵詞：射頻套管針；絕緣涂層；加工工藝
質(zhì)量檢驗(yàn)射頻消融針主要是由射頻發(fā)生器、射頻電極、射頻保護(hù)套管針組成。射頻保護(hù)套管針主要由針座、帶有絕緣涂層的技術(shù)套管針組成�，F(xiàn)有射頻套管針大多是進(jìn)口針，絕緣涂層為進(jìn)口特氟龍涂層，特氟龍涂層工藝目前國內(nèi)做的不多，一部分射頻套管針采用絕緣熱收縮材料熱縮覆蓋到針體面，絕緣層與針尖有厚度過渡，穿刺有阻礙感。本文主要對(duì)射頻套管針絕緣涂層的種類及加工工藝進(jìn)行研究分析。常用的加工工藝有噴涂、浸涂、熱縮管熱縮等工藝。
1.射頻套管針絕緣涂層的加工工藝
1.1噴涂工藝
目前市面上射頻套管針涂層稱為特氟龍涂層，采用的是噴涂加工工藝。特氟龍涂層采用的加工工藝有分散體加工工藝和粉體加工工藝。分散體涂層的加工是使涂層材料均勻地分布在溶劑中，形成分散液，分散液被高壓空氣霧化噴涂于工件表面，是一種濕法加工。粉體涂層加工方法是一種干式加工，這種方法所使用的原材料為極其細(xì)小的固體顆粒形態(tài)，避免了使用溶劑和涂層附著時(shí)發(fā)生的涂層發(fā)散現(xiàn)象。特氟龍涂層的濕法加工步驟如圖1所示。工件制備是涂層加工的前期處理工藝，目的是增加鋼針與涂層之間附著力。前處理工藝分為兩個(gè)步驟：
第一步，表面清潔除油酯，采用酸洗并高溫?fù)]發(fā)工藝；第二步，提高鋼針表面粗糙度，提高鋼針與涂層之間的接觸面積，采用的是噴砂工藝或砂紙打磨工藝。也可以通過應(yīng)用黏接劑的方法來提高鋼針與涂層之間的附著力。干燥工序主要是將噴涂好鋼針中的有機(jī)溶劑進(jìn)行揮發(fā)。燒結(jié)工序是將帶涂層鋼針加熱到特氟龍的熔融溫度，涂層材料熔融流動(dòng)形成無孔薄膜，鋼針鍍膜完成。
在高溫下，涂層材料熔融發(fā)生不可逆反應(yīng)：涂層材料熔融，在鋼針表面形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。特氟龍粉體涂層加工與分散體涂層加工的工序有所不同，相比較濕法加工，避免使用了溶劑，在工序上就少了干燥揮發(fā)溶劑的步驟，具體工序如圖2所示。前期工件處理都一樣，粉體涂層工序中粉狀微粒由壓縮空氣從捕集器中吹出，在其通往噴槍噴嘴的途中，有一段帶靜電的區(qū)域。
由于微粒帶同種電荷，它們?cè)谄滹w行路線上互相排斥，并形成了均勻一致的云狀噴霧。待噴涂的鋼針接地，借此，噴槍和鋼針之間形成了一個(gè)帶靜電的區(qū)域。粉狀微粒受鋼針吸引，并附著鋼針上。涂層高溫熔融在鋼針上成膜。
1.2浸涂工藝
浸涂是一種傳統(tǒng)的涂裝工藝，是將被涂工件浸入涂料中，使工件表面黏附涂料，滴去余漆形成漆膜。烘烤型涂料和水性涂料適宜采用浸涂方法。如醇酸樹脂烘漆、氨基醇酸樹脂烘漆、水性丙烯酸樹脂烘漆等涂料在常溫條件下比較穩(wěn)定，稀釋劑揮發(fā)速度較慢，需要在加熱烘烤條件下才能交聯(lián)固化成膜。浸涂工藝的加工工序如圖3所示，可以根據(jù)工件生產(chǎn)條件進(jìn)行工序調(diào)整。工件制備前期處理的目的是增加工件表面附著力。
通過對(duì)工件的油脂清洗，表面噴砂，增大工件表面粗糙度，提高接觸面積，增大工件附著力。絕緣涂層浸涂工序主要有兩個(gè)動(dòng)作：第一，配置絕緣浸涂液，將選擇好的醇酸樹脂烘漆或者聚氨酯樹脂烘漆與稀釋劑、固化劑、增塑劑等助劑混合均勻；第二，浸塑，將需要浸涂的工件沒入浸涂液中，去除余漆。高溫固化是將工件上浸涂液中的稀釋劑等溶劑揮發(fā)，促使固化劑發(fā)生固化作用，絕緣涂層成膜。
1.3氣相沉積工藝
派瑞林涂層是一種是可塑性聚合物，由單體對(duì)二甲苯在真空狀態(tài)下均勻分布在鋼針表面然后聚合。采用氣相沉積的處理技術(shù)，在鋼針表面均勻形成膜厚，薄膜的厚度可由（0.001~0.05mm）。派瑞林用獨(dú)特的真空氣相沉積工藝制備，由單體活性小分子在鋼針表面“生長”出完全包裹鋼針的聚合物薄膜涂層。這種室溫沉積制備的0.1~100μm薄膜涂層，厚度均勻、致密無針孔、透明無應(yīng)力、不含助劑、不損傷工件、有優(yōu)異的電絕緣性和防護(hù)性，是當(dāng)代目前最有效的防潮、防霉、防腐、防鹽霧涂層材料。
1.4熱收縮工藝
有關(guān)特氟龍射頻套管針還有一種加工工藝，即采用特氟龍熱縮管套在針管上，通過高溫收縮包裹其鋼針表面，在熱縮管與針管銜接處采用特殊處理方式，使其過度平滑，無異物感。工藝需要注意的是熱縮管尺寸的選擇，熱縮溫度計(jì)時(shí)間，銜接處的處理方式。
1.5加工工藝分析
對(duì)比射頻套管針絕緣涂層加工工藝分析對(duì)比，見表1。
2.射頻套管針工藝選擇流程
射頻套管針在設(shè)計(jì)開發(fā)階段需要遵循的流程見圖4。射頻套管針作為醫(yī)用套管針，選擇涂層材料基本性能時(shí)必須滿足生物學(xué)評(píng)價(jià)，生物學(xué)基本三項(xiàng)評(píng)價(jià)細(xì)胞毒性、致敏、刺激或皮內(nèi)反應(yīng)需要滿足醫(yī)療耗材產(chǎn)品需要。
3.射頻套管針涂覆層質(zhì)量檢驗(yàn)
射頻套管針涂覆層涂覆質(zhì)量檢測項(xiàng)目一般應(yīng)在規(guī)定的溫度、濕度和厚度下進(jìn)行。國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測溫度為（25±1）C，相對(duì)濕度為65%±5%；國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定溫度為（23±2）C，相對(duì)濕度為50%±5%；厚度按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。涂覆層質(zhì)量檢驗(yàn)主要有成膜性能、光學(xué)性能、力學(xué)性能、化學(xué)性能、耐候性能。
3.1成膜性能固化條件
固化條件在不同溫度和時(shí)間的烘烤條件下，所制得的射頻套管針經(jīng)光澤、彎曲、附著力試驗(yàn)后，選取綜合性能最佳的溫度和時(shí)間作為固化條件。烘烤過度：是按射頻針涂層液規(guī)定的固化條件，將烘烤時(shí)間延長1倍后，觀察涂層是否會(huì)引起光澤、顏色、彈性和沖擊性能的明顯變化。涂層厚度：涂層厚度的檢測可以用千分尺、卡尺、測厚儀進(jìn)行。外觀質(zhì)量：是利用放大鏡或儀器設(shè)備檢測涂層表面缺陷、色澤、涂層覆蓋性以及粗糙度。
3.2光學(xué)性能顏色及外觀的測定
采用觀察涂覆層顏色及外觀與標(biāo)準(zhǔn)色板、標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行比較的方法來評(píng)定。
3.3力學(xué)性能
力學(xué)性能包括以下3項(xiàng)：①柔韌性的測定是采用柔韌性測定器來測定射頻套管針表面漆膜破壞的最小軸棒直徑。②附著力測試是在模擬射頻套管針在應(yīng)用中的極限條件，進(jìn)行穿刺試驗(yàn)，采用4倍放大鏡觀察在穿刺過程中涂層是否有脫落現(xiàn)象。③耐磨性：采用漆膜耐磨儀，在一定負(fù)荷下經(jīng)規(guī)定的磨磚次數(shù)后，用涂層的失重克數(shù)來表示。
3.4化學(xué)性能化學(xué)性能
包括以下3項(xiàng)：①耐水性。浸水法：國標(biāo)GB/T1733、美國ASTMD870、國際標(biāo)準(zhǔn)ISO1521；高濕度法：美國ASTMD1735。②耐鹽霧性。國標(biāo)是采用噴嘴式的鹽霧箱，要求能控制鹽霧沉降量為每小時(shí)0.4~1g/80cm2，鹽水濃度為3.5%NaCl，鹽水pH在6.5~7.2；試驗(yàn)溫度為（40±2）C下進(jìn)行。方法可詳見GB/T1772；美國ASTMD117。③耐濕熱性。采用調(diào)溫調(diào)濕箱，控制溫度在（47±2）C，相對(duì)濕度96%±2%條件下進(jìn)行，按規(guī)定時(shí)間后取出進(jìn)行評(píng)定，方法可詳見GB/T1740。
3.5耐候性人工加速老化試驗(yàn)
根據(jù)測試要求，分別選用高壓汞燈或帶濾色鏡的氙燈作為紫外線光源，對(duì)涂膜進(jìn)行人工加速老化試驗(yàn)。有水存在時(shí)，紫外線引起涂膜的降解作用將變得更加明顯�？蓞⒄誌SO2809，2810或GB/T1765方法進(jìn)行測試。將做過“X”劃線的待測樣板放置于曝曬架上，使樣板面朝南方并與地面成45角，定期檢查涂膜的粉化、光澤、附著力、變色、起泡和銹蝕等項(xiàng)目。參考漆膜耐候性評(píng)級(jí)方法：GB/T1755；起泡：美國ASTMD714、國際標(biāo)準(zhǔn)ISO4628/2；粉化：美國ASTMD659；細(xì)裂：美國ASTMD660；開裂：美國ASTMD610、國際標(biāo)準(zhǔn)ISO4628/3。
4.小結(jié)
射頻套管針絕緣涂層的加工工藝多樣化，在生產(chǎn)制備中可以根據(jù)選材依據(jù)選擇合適的加工工藝。國內(nèi)的射頻套管針大多都是進(jìn)口，自主生產(chǎn)有注冊(cè)證件的廠家很少，還需在射頻套管針加工上面再進(jìn)行研究。
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