Как анодирование может сделать алюминий пригодным для многоразовых медицинских устройств

31 августа 2020 г. Автор: Нэнси Кротти

Высокоэффективная анодная обработка поверхности алюминия дает производителям медицинского оборудования больше возможностей для создания устойчивых к стерилизации медицинских устройств.

Нил Патель, Флорида: Система и технологии анодирования

[Изображение из системы анодирования Флориды]

Анодирование алюминия — это процесс, при котором поверхностный слой алюминиевой подложки электрохимически преобразуется в слой оксида алюминия. Хотя на алюминии можно обнаружить слой естественного оксида, этот слой неровный, тонкий и обеспечивает плохую защиту от химической коррозии и абразивного износа и совершенно непригоден для использования в медицинской среде.

Процесс анодирования позволяет алюминиевым компонентам иметь однородный и равномерный поверхностный слой, увеличивая долговечность компонентов и защищая основной материал от коррозии. Дополнительные процессы могут повысить функциональность анодного слоя. Например, в анодную структуру можно наносить красители, смазочные материалы или даже противомикробные биоциды.

Хотя концепция анодирования алюминия достаточно проста, различные отраслевые стандарты влияют на параметры процесса, которые, в свою очередь, сильно влияют на характеристики конечного покрытия.

К числу наиболее часто используемых стандартов, особенно в США, относятся стандарты, разработанные Министерством обороны США, а именно спецификация Mil-A-8625. Среди анодных покрытий он подробно описывает Тип I — Анодирование хромовой кислотой, Тип II — Анодирование серной кислотой и Тип III — Анодирование твердого покрытия серной кислотой.

Промышленность медицинского оборудования не разработала свой собственный уникальный стандарт анодного покрытия, а вместо этого опирается на военные спецификации, наиболее часто используемые из которых — Тип II и Тип III. Хотя оба типа обеспечивают защиту, покрытия типа II, как правило, более эстетичны, а покрытия типа III обладают большей стойкостью к истиранию, но в целом менее эстетичны.

Еще до появления COVID-19 стремление к эффективной стерилизации – особенно с учетом лучшего понимания внутрибольничных инфекций – привело к использованию процессов химической стерилизации, которые были весьма агрессивны по отношению к анодированному алюминию. Цветное и анодное покрытие быстро разрушатся после первых нескольких циклов стерилизации, тем самым сокращая срок службы медицинского устройства, которое в противном случае могло бы быть работоспособным.

Однако анодные методы были специально разработаны для преодоления этого недостатка, что позволяет производителям медицинского оборудования продолжать использовать алюминий в качестве основного компонента своих устройств. Чтобы создать долговечные медицинские устройства многоразового использования, медицинский анод должен выдерживать не менее 50–100 циклов стерилизации испаренной перекисью водорода или надуксусной кислотой или использование высокощелочного очистителя без значительной потери цвета или целостности покрытия. Анодное покрытие, которое не может поддерживать этот минимальный уровень упругости, не следует считать допустимым или эффективным средством анодной обработки медицинских устройств.

Еще одной важной характеристикой эффективной анодной обработки медицинского назначения является то, что она имеет гладкую и ровную поверхность без каких-либо местных изменений цвета. Точно так же он не должен выглядеть тусклым или иметь зернистую поверхность (если только это не является желаемым эффектом).

Гладкая и ровная поверхность позволяет дизайнерам иметь безупречную основу для маркировки, а маркетологам устройств позволяет говорить о качестве всех аспектов медицинского устройства. Примечательно, что однородное качество поверхности также указывает на то, что анодное покрытие было равномерно нанесено на подложку и что в покрытии нет недостатков, которые могли бы привести к ускоренной коррозии и выходу устройства из строя.

Нил Патель — вице-президент компании Florida Anodize System & Technologies (FAST), поставщика анодных покрытий для алюминия, соответствующих стандарту ISO 13485. Он является лидером линейки продуктов для медицинской и хирургической промышленности в компании FAST, специализирующейся на анодной обработке поверхностей, предназначенной для противостояния системам хирургической стерилизации и хирургическим очистителям.