射频套管针绝缘涂层种类与加工工艺研究论文
内容提要：介绍射频套管针的绝缘涂层种类、加工工艺以及涂覆层的质量检验。分析特氟龙涂层、聚氨酯涂层、派瑞林涂层的加工工艺的优缺点，并对涂覆层的质量检验进行方法汇总。
关键词：射频套管针；绝缘涂层；加工工艺
质量检验射频消融针主要是由射频发生器、射频电极、射频保护套管针组成。射频保护套管针主要由针座、带有绝缘涂层的技术套管针组成。现有射频套管针大多是进口针，绝缘涂层为进口特氟龙涂层，特氟龙涂层工艺目前国内做的不多，一部分射频套管针采用绝缘热收缩材料热缩覆盖到针体面，绝缘层与针尖有厚度过渡，穿刺有阻碍感。本文主要对射频套管针绝缘涂层的种类及加工工艺进行研究分析。常用的加工工艺有喷涂、浸涂、热缩管热缩等工艺。
1.射频套管针绝缘涂层的加工工艺
1.1喷涂工艺
目前市面上射频套管针涂层称为特氟龙涂层，采用的是喷涂加工工艺。特氟龙涂层采用的加工工艺有分散体加工工艺和粉体加工工艺。分散体涂层的加工是使涂层材料均匀地分布在溶剂中，形成分散液，分散液被高压空气雾化喷涂于工件表面，是一种湿法加工。粉体涂层加工方法是一种干式加工，这种方法所使用的原材料为极其细小的固体颗粒形态，避免了使用溶剂和涂层附着时发生的涂层发散现象。特氟龙涂层的湿法加工步骤如图1所示。工件制备是涂层加工的前期处理工艺，目的是增加钢针与涂层之间附着力。前处理工艺分为两个步骤：
第一步，表面清洁除油酯，采用酸洗并高温挥发工艺；第二步，提高钢针表面粗糙度，提高钢针与涂层之间的接触面积，采用的是喷砂工艺或砂纸打磨工艺。也可以通过应用黏接剂的方法来提高钢针与涂层之间的附着力。干燥工序主要是将喷涂好钢针中的有机溶剂进行挥发。烧结工序是将带涂层钢针加热到特氟龙的熔融温度，涂层材料熔融流动形成无孔薄膜，钢针镀膜完成。
在高温下，涂层材料熔融发生不可逆反应：涂层材料熔融，在钢针表面形成网状结构。特氟龙粉体涂层加工与分散体涂层加工的工序有所不同，相比较湿法加工，避免使用了溶剂，在工序上就少了干燥挥发溶剂的步骤，具体工序如图2所示。前期工件处理都一样，粉体涂层工序中粉状微粒由压缩空气从捕集器中吹出，在其通往喷枪喷嘴的途中，有一段带静电的区域。
由于微粒带同种电荷，它们在其飞行路线上互相排斥，并形成了均匀一致的云状喷雾。待喷涂的钢针接地，借此，喷枪和钢针之间形成了一个带静电的区域。粉状微粒受钢针吸引，并附着钢针上。涂层高温熔融在钢针上成膜。
1.2浸涂工艺
浸涂是一种传统的涂装工艺，是将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适宜采用浸涂方法。如醇酸树脂烘漆、氨基醇酸树脂烘漆、水性丙烯酸树脂烘漆等涂料在常温条件下比较稳定，稀释剂挥发速度较慢，需要在加热烘烤条件下才能交联固化成膜。浸涂工艺的加工工序如图3所示，可以根据工件生产条件进行工序调整。工件制备前期处理的目的是增加工件表面附着力。
通过对工件的油脂清洗，表面喷砂，增大工件表面粗糙度，提高接触面积，增大工件附着力。绝缘涂层浸涂工序主要有两个动作：第一，配置绝缘浸涂液，将选择好的醇酸树脂烘漆或者聚氨酯树脂烘漆与稀释剂、固化剂、增塑剂等助剂混合均匀；第二，浸塑，将需要浸涂的工件没入浸涂液中，去除余漆。高温固化是将工件上浸涂液中的稀释剂等溶剂挥发，促使固化剂发生固化作用，绝缘涂层成膜。
1.3气相沉积工艺
派瑞林涂层是一种是可塑性聚合物，由单体对二甲苯在真空状态下均匀分布在钢针表面然后聚合。采用气相沉积的处理技术，在钢针表面均匀形成膜厚，薄膜的厚度可由（0.001~0.05mm）。派瑞林用独特的真空气相沉积工艺制备，由单体活性小分子在钢针表面“生长”出完全包裹钢针的聚合物薄膜涂层。这种室温沉积制备的0.1~100μm薄膜涂层，厚度均匀、致密无针孔、透明无应力、不含助剂、不损伤工件、有优异的电绝缘性和防护性，是当代目前最有效的防潮、防霉、防腐、防盐雾涂层材料。
1.4热收缩工艺
有关特氟龙射频套管针还有一种加工工艺，即采用特氟龙热缩管套在针管上，通过高温收缩包裹其钢针表面，在热缩管与针管衔接处采用特殊处理方式，使其过度平滑，无异物感。工艺需要注意的是热缩管尺寸的选择，热缩温度计时间，衔接处的`处理方式。
1.5加工工艺分析
对比射频套管针绝缘涂层加工工艺分析对比，见表1。
2.射频套管针工艺选择流程
射频套管针在设计开发阶段需要遵循的流程见图4。射频套管针作为医用套管针，选择涂层材料基本性能时必须满足生物学评价，生物学基本三项评价细胞毒性、致敏、刺激或皮内反应需要满足医疗耗材产品需要。
3.射频套管针涂覆层质量检验
射频套管针涂覆层涂覆质量检测项目一般应在规定的温度、湿度和厚度下进行。国际标准规定的检测温度为（25±1）C，相对湿度为65%±5%；国际标准规定温度为（23±2）C，相对湿度为50%±5%；厚度按产品标准规定。涂覆层质量检验主要有成膜性能、光学性能、力学性能、化学性能、耐候性能。
3.1成膜性能固化条件
固化条件在不同温度和时间的烘烤条件下，所制得的射频套管针经光泽、弯曲、附着力试验后，选取综合性能最佳的温度和时间作为固化条件。烘烤过度：是按射频针涂层液规定的固化条件，将烘烤时间延长1倍后，观察涂层是否会引起光泽、颜色、弹性和冲击性能的明显变化。涂层厚度：涂层厚度的检测可以用千分尺、卡尺、测厚仪进行。外观质量：是利用放大镜或仪器设备检测涂层表面缺陷、色泽、涂层覆盖性以及粗糙度。
3.2光学性能颜色及外观的测定
采用观察涂覆层颜色及外观与标准色板、标准样品进行比较的方法来评定。
3.3力学性能
力学性能包括以下3项：①柔韧性的测定是采用柔韧性测定器来测定射频套管针表面漆膜破坏的最小轴棒直径。②附着力测试是在模拟射频套管针在应用中的极限条件，进行穿刺试验，采用4倍放大镜观察在穿刺过程中涂层是否有脱落现象。③耐磨性：采用漆膜耐磨仪，在一定负荷下经规定的磨砖次数后，用涂层的失重克数来表示。
3.4化学性能化学性能
包括以下3项：①耐水性。浸水法：国标GB/T1733、美国ASTMD870、国际标准ISO1521；高湿度法：美国ASTMD1735。②耐盐雾性。国标是采用喷嘴式的盐雾箱，要求能控制盐雾沉降量为每小时0.4~1g/80cm2，盐水浓度为3.5%NaCl，盐水pH在6.5~7.2；试验温度为（40±2）C下进行。方法可详见GB/T1772；美国ASTMD117。③耐湿热性。采用调温调湿箱，控制温度在（47±2）C，相对湿度96%±2%条件下进行，按规定时间后取出进行评定，方法可详见GB/T1740。
3.5耐候性人工加速老化试验
根据测试要求，分别选用高压汞灯或带滤色镜的氙灯作为紫外线光源，对涂膜进行人工加速老化试验。有水存在时，紫外线引起涂膜的降解作用将变得更加明显。可参照ISO2809，2810或GB/T1765方法进行测试。将做过“X”划线的待测样板放置于曝晒架上，使样板面朝南方并与地面成45角，定期检查涂膜的粉化、光泽、附着力、变色、起泡和锈蚀等项目。参考漆膜耐候性评级方法：GB/T1755；起泡：美国ASTMD714、国际标准ISO4628/2；粉化：美国ASTMD659；细裂：美国ASTMD660；开裂：美国ASTMD610、国际标准ISO4628/3。
4.小结
射频套管针绝缘涂层的加工工艺多样化，在生产制备中可以根据选材依据选择合适的加工工艺。国内的射频套管针大多都是进口，自主生产有注册证件的厂家很少，还需在射频套管针加工上面再进行研究。
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