Muda mfupi baada ya kumalizika kwa Vita vya Kwanza vya Kidunia, wakati akifanya utafiti kupata nyenzo inayoweza kuchukua nafasi ya almasi katika pua za kuchora chuma, Karl Schoeter aliweka hati miliki huko Berlin mchakato wa sintering (uwekaji shinikizo pamoja na joto kwa 1,500 ° C) ya mchanganyiko wa tungsten laini. carbudi (WC) poda na 10% ya cobalt kuzalisha "chuma ngumu". Tabia kuu za sinter hii ni ugumu uliokithiri, kidogo tu duni kuliko ile ya almasi, na matengenezo ya mali zake za mitambo kwa joto la juu; sifa hizi zinaifanya kuwa yanafaa kwa ajili ya matumizi ya kuchora chuma, kwa kuingiza svetsade, na kwa zana za kasi za usindikaji wa metali, mawe, mbao na vifaa vyenye upinzani wa juu wa kuvaa au joto, katika nyanja za mitambo, aeronautical na ballistic. Matumizi ya chuma ngumu yanaendelea kupanuka duniani kote. Mnamo 1927 Krupp alipanua matumizi ya chuma ngumu kwenye uwanja wa zana za kukata, akiiita "Widia" (na Diamant -kama almasi), jina ambalo bado linatumika leo.
Uchomaji unabakia kuwa msingi wa uzalishaji wote wa chuma ngumu: mbinu zinaboreshwa kwa kuanzishwa kwa CARBIDE nyingine za metali-titanium carbudi (TiC) na tantalum carbudi (TaC) - na kwa matibabu ya sehemu za chuma ngumu kwa kuingiza simu za kukata na tabaka moja au zaidi. nitridi ya titani au oksidi ya alumini na ya misombo mingine ngumu sana inayowekwa pamoja na uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD) au uwekaji wa mvuke halisi (PVD). Uingizaji uliowekwa svetsade kwa zana hauwezi kupigwa, lakini mara kwa mara hupigwa na gurudumu la kusaga almasi (takwimu 1 na 2).
Kielelezo 1. (A) Mifano ya baadhi ya viingilio vya rununu vya kuchora chuma ngumu, vilivyowekwa na nitridi ya tungsten ya dhahabu-njano; (B) kuingiza svetsade kwa chombo na kufanya kazi katika kuchora chuma.
Kielelezo 2. Kuingiza zisizohamishika svetsade kwa (A) kuchimba mawe na (B) kuona disk.
Sinter ya chuma ngumu huundwa na chembe za carbides za metali zinazoingizwa kwenye tumbo linaloundwa na cobalt, ambayo huyeyuka wakati wa kupenya, kuingiliana na kuchukua interstices. Kwa hiyo cobalt ni nyenzo ya kuunganisha ya muundo, ambayo inachukua sifa za chuma-kauri (takwimu 3, 4, na 5).
Kielelezo 3. Muundo mdogo wa WC / Co sintering; Chembechembe za WC zimejumuishwa kwenye tumbo la mwanga wa Co (1,500x).
Kielelezo 4. Muundo mdogo wa WC + TiC + TaC + Co sintering. Pamoja na chembe za prismatic za WC, chembe za globular zinazoundwa na ufumbuzi imara wa TiC + TaC huzingatiwa. Matrix ya mwanga huundwa na Co (1,500x).
Kielelezo 5. Muundo mdogo wa sintering uliowekwa na tabaka nyingi ngumu sana (2,000x).
Mchakato wa sintering hutumia poda nzuri sana za metali za carbudi (kipenyo cha wastani kutoka 1 hadi 9μm) na poda ya cobalt (kipenyo cha wastani kutoka 1 hadi 4μm) ambayo huchanganywa, kutibiwa na suluhisho la mafuta ya taa, kufa-shinikizwa, kutolewa kwa nta kwa joto la chini, kabla ya ilichomwa kwa 700 hadi 750 ° C na kuchomwa kwa 1,500 ° C (Brookes 1992).
Wakati sintering inafanywa kwa njia zisizofaa, mbinu zisizofaa na usafi duni wa viwanda, poda zinaweza kuchafua mazingira ya mazingira ya kazi: kwa hiyo wafanyakazi wanakabiliwa na hatari ya kuvuta pumzi ya poda ya carbudi ya metali na poda ya cobalt. Pamoja na mchakato wa msingi kuna shughuli nyingine ambazo zinaweza kuwaweka wafanyakazi kwenye hatari ya kuvuta pumzi ya aerosol ya chuma ngumu. Kunoa kwa viingilio vilivyowekwa svetsade kwenye zana kwa kawaida hufanywa kwa kusaga almasi kavu au, mara nyingi zaidi, kupozwa na vimiminiko vya aina tofauti, kutoa poda au ukungu inayoundwa na matone madogo sana yaliyo na chembe za metali. Chembe za chuma ngumu pia hutumiwa katika utengenezaji wa safu ya juu ya upinzani juu ya nyuso za chuma zilizovaliwa, hutumiwa kupitia njia (mchakato wa mipako ya plasma na zingine) kulingana na mchanganyiko wa dawa ya poda na arc ya umeme au mlipuko unaodhibitiwa. mchanganyiko wa gesi kwenye joto la juu. Arc ya umeme au mtiririko wa mlipuko wa gesi huamua muunganisho wa chembe za metali na athari zao kwenye uso unaowekwa.
Uchunguzi wa kwanza juu ya "magonjwa ya chuma ngumu" yalielezewa nchini Ujerumani katika miaka ya 1940. Waliripoti ugonjwa unaoenea, unaoendelea wa pulmonary fibrosis, unaoitwa Hartmetallungenfibrose. Katika miaka 20 iliyofuata kesi sawia zilizingatiwa na kuelezewa katika nchi zote za viwanda. Wafanyikazi walioathiriwa walikuwa katika kesi nyingi zinazosimamia uimbaji. Kuanzia 1970 hadi sasa, tafiti kadhaa zinaonyesha kwamba patholojia kwa vifaa vya kupumua husababishwa na kuvuta pumzi ya chembe za chuma ngumu. Inathiri watu wanaohusika tu, na inajumuisha dalili zifuatazo:
- papo hapo: rhinitis, pumu
- subacute: alveolitis ya fibrosant
- sugu: adilifu inayosambaa na inayoendelea.
Haiathiri tu wafanyikazi wanaohusika na uchomaji, lakini mtu yeyote anayevuta erosoli iliyo na chuma ngumu na haswa kobalti. Ni hasa na labda husababishwa na cobalt pekee.
Ufafanuzi wa ugonjwa wa chuma ngumu sasa unajumuisha kundi la patholojia za vifaa vya kupumua, tofauti kutoka kwa kila mmoja katika mvuto wa kliniki na ubashiri, lakini kuwa na kawaida ya kutofautiana kwa reactivity ya mtu binafsi kwa sababu ya aetiological, cobalt.
Habari za hivi karibuni zaidi za magonjwa na majaribio zinakubaliana juu ya jukumu la causal ya cobalt kwa dalili za papo hapo katika njia ya juu ya upumuaji (rhinitis, pumu) na dalili za subacute na sugu katika parenkaima ya bronchial (fibrosing alveolitis na adilifu sugu ya unganishi).
Utaratibu wa pathogenic unategemea kuanzishwa na Co ya immunoreaction hypersensitive: kwa kweli, baadhi tu ya masomo yanawasilisha patholojia baada ya mfiduo mfupi kwa mkusanyiko wa chini, au hata baada ya mfiduo mrefu na mkali zaidi. Mkusanyiko wa Co katika sampuli za kibaolojia (damu, mkojo, ngozi) sio tofauti sana kwa wale ambao wana patholojia na wale ambao hawana; hakuna uwiano wa kipimo na majibu katika ngazi ya tishu; kingamwili maalum zimegawanywa (immunoglobins IgE na IgG) dhidi ya kiwanja cha Co-albumin katika asthmatics, na mtihani wa Co-patch ni chanya kwa watu walio na alveolitis au fibrosis; vipengele vya cytological vya alveolitis kubwa ya seli hupatana na athari ya kinga, na dalili za papo hapo au subacute huwa na kurudi nyuma wakati masomo yanaondolewa kutoka kwa Co (Parkes 1994).
Msingi wa immunological wa hypersensitivity kwa Co bado haujaelezewa kwa kuridhisha; haiwezekani, kwa hiyo, kutambua alama ya kuaminika ya uwezekano wa mtu binafsi.
Pathologies zinazofanana na zile zinazopatikana katika masomo yaliyo wazi kwa metali ngumu pia zilizingatiwa katika wakataji wa almasi, ambao hutumia diski zinazoundwa na microdiamonds zilizowekwa saruji na Co na kwa hivyo huvuta tu chembe za Co na almasi.
Bado haijaonyeshwa kikamilifu kwamba Co safi (chembe nyingine zote zilizovutwa hazijajumuishwa) ina uwezo pekee wa kuzalisha magonjwa na zaidi ya yote yaliyoenea ya nyuzi za ndani: chembe zilizovutwa na Co zinaweza kuwa na athari ya synergistic pamoja na kurekebisha. Uchunguzi wa kimajaribio unaonekana kuonyesha kwamba utendakazi wa kibayolojia kwa mchanganyiko wa chembechembe za Co na tungsten una nguvu zaidi kuliko ule unaosababishwa na Co pekee, na patholojia kubwa hazipaswi kuzingatiwa kwa wafanyikazi wanaosimamia utengenezaji wa poda safi ya Co (Sayansi ya Jumla ya Mazingira 1994).
Dalili za kliniki za ugonjwa wa chuma ngumu, ambayo, kwa msingi wa ujuzi wa sasa wa aetiopathogenic inapaswa kuitwa kwa usahihi zaidi "ugonjwa wa cobalt", ni, kama ilivyoelezwa hapo awali, papo hapo, subacute na sugu.
Dalili za papo hapo ni pamoja na muwasho maalum wa kupumua (rhinitis, laryngo-tracheitis, uvimbe wa mapafu) unaosababishwa na kufichuliwa na viwango vya juu vya Co powder au Co moshi; zinaonekana tu katika hali za kipekee. Pumu huzingatiwa mara nyingi zaidi. Inaonekana katika 5 hadi 10% ya wafanyikazi walio na viwango vya cobalt vya 0.05 mg/m.3, thamani ya sasa ya kiwango cha juu cha Marekani (TLV). Dalili za upungufu wa kifua na dyspnoea na kikohozi huwa na kuonekana mwishoni mwa mabadiliko ya kazi au wakati wa usiku. Utambuzi wa pumu ya kikoromeo ya mzio kutokana na cobalt inaweza kushukiwa kwa misingi ya vigezo vya historia ya kesi, lakini inathibitishwa na mtihani maalum wa kusisimua wa bronchi ambao huamua kuonekana kwa majibu ya papo hapo, kuchelewa au mbili ya bronchospastic. Hata vipimo vya uwezo wa kupumua vilivyofanywa mwanzoni na mwisho wa mabadiliko ya kazi vinaweza kusaidia utambuzi. Dalili za pumu kutokana na cobalt huwa na kutoweka wakati mhusika ameondolewa kwenye mfiduo, lakini, sawa na aina nyingine zote za pumu ya mzio wa kazi, dalili zinaweza kuwa sugu na zisizoweza kurekebishwa wakati mfiduo unaendelea kwa muda mrefu (miaka), licha ya kuwepo kwa ugonjwa huo. usumbufu wa kupumua. Watu walio na ugonjwa wa bronchoreactive sana wanaweza kuwasilisha dalili za pumu ya kiaetiolojia isiyo ya mzio, na jibu lisilo maalum kwa kuvuta pumzi ya cobalt na poda zingine za kuwasha. Katika asilimia kubwa ya visa vya ugonjwa wa pumu ya mzio, mmenyuko maalum kuelekea kiwanja cha Co-seroalbumin ya binadamu ulipatikana katika seramu ya IgE. Ugunduzi wa kiradiolojia hautofautiani: ni katika hali nadra tu ambapo aina mchanganyiko za pumu pamoja na alveolitis yenye mabadiliko ya radiolojia hasa yanayosababishwa na alveolitis kupatikana. Tiba ya bronchodilator, pamoja na mwisho wa mara moja wa mfiduo wa kazi, husababisha kupona kamili kwa kesi ambazo zimeanza hivi karibuni, ambazo hazijaendelea.
Dalili sugu na sugu ni pamoja na fibrosant alveolitis na sugu diffuse and progressive interstitial fibrosis (DIPF). Uzoefu wa kimatibabu unaonekana kuashiria kuwa mpito kutoka kwa alveolitis hadi adilifu unganishi ni mchakato ambao hubadilika polepole na polepole kwa wakati: mtu anaweza kupata kesi za alveolitis safi ya awali kubadilishwa kwa kujiondoa kutoka kwa mfiduo pamoja na tiba ya corticosteroid; au kesi zilizo na sehemu ya fibrosis tayari, ambayo inaweza kuboresha lakini isifikie ahueni kamili kwa kumwondoa mhusika kutoka kwa mfiduo, hata kwa matibabu ya ziada; na hatimaye, hali ambayo hali kuu ni ile ya DIPF isiyoweza kutenduliwa. Matukio ya visa kama hivyo ni ya chini kwa wafanyikazi walio wazi, chini sana kuliko asilimia ya visa vya pumu ya mzio.
Alveolitis ni rahisi kujifunza leo katika vipengele vyake vya cytological kupitia lavage ya broncho-alveolar (BAL); ina sifa ya ongezeko kubwa la jumla ya idadi ya seli, hasa inayoundwa na macrophages, yenye seli nyingi kubwa za nyuklia na kipengele cha kawaida cha seli kubwa za kigeni zilizo na seli za cytoplasmic (takwimu 6); hata ongezeko kamili au jamaa la lymphocytes ni mara kwa mara, na kupungua kwa uwiano wa CD4 / CD8, unaohusishwa na ongezeko kubwa la eosinophiles na seli za mast. Mara chache, alveolitis ni lymphocytic, na uwiano wa CD4/CD8 umepinduliwa, kwani hutokea kwenye nimonia kutokana na hypersensitivity.
Mchoro 6. Cytological BAL katika kesi ya alveolitis kubwa ya mono-nuklia ya macrophagic inayosababishwa na chuma ngumu. Kati ya macrophages ya mononuclear na lymphocyte, aina kubwa ya mwili wa kigeni ya seli (400x) huzingatiwa.
Watu walio na ugonjwa wa alveolitis wanaripoti dyspnoea inayohusishwa na uchovu, kupoteza uzito na kikohozi kavu. Crepitation iko kwenye pafu la chini ikiwa na mabadiliko ya utendaji kazi wa aina ya vizuizi na opacity iliyoenea ya duara au isiyo ya kawaida ya radiolojia. Mtihani wa kiraka wa cobalt ni chanya katika visa vingi. Katika watu wanaohusika, ugonjwa wa alveolitis hufunuliwa baada ya muda mfupi wa mfiduo wa mahali pa kazi, wa mwaka mmoja au michache. Katika awamu zake za awali fomu hii inaweza kutenduliwa hadi ikamilishe ahueni kwa kuondolewa kwa mfiduo kwa urahisi, na matokeo bora zaidi ikiwa hii itaunganishwa na tiba ya cortisone.
Ukuaji wa adilifu ya ndani huzidisha dalili za kliniki na kuzorota kwa dyspnoea, ambayo huonekana hata baada ya shida kidogo na kisha hata wakati wa kupumzika, na kuzorota kwa upungufu wa uingizaji hewa unaohusishwa na kupunguzwa kwa uenezi wa capillary-alveolar, na na kuonekana kwa opacities ya radiografia ya aina ya mstari na ya asali (mchoro 7). Hali ya kihistoria ni ya alveolitis ya fibrosing ya "aina ya mural".
Kielelezo 7. Radiografia ya thoracic ya somo lililoathiriwa na fibrosis ya ndani inayosababishwa na chuma ngumu. Uwazi wa mstari na mtawanyiko na vipengele vya asali huzingatiwa.
Mageuzi yanaendelea kwa kasi; matibabu hayafanyi kazi na ubashiri hauna shaka. Moja ya kesi zilizotambuliwa na mwandishi hatimaye zilihitaji kupandikiza mapafu.
Utambuzi wa kazi unategemea historia ya kesi, muundo wa cytological wa BAL na mtihani wa kiraka cha cobalt.
Kuzuia ugonjwa wa chuma ngumu, au, kwa usahihi, ugonjwa wa cobalt, sasa ni hasa kiufundi: kulinda wafanyakazi kwa njia ya kuondokana na poda, moshi au ukungu na uingizaji hewa wa kutosha wa maeneo ya kazi. Kwa kweli, ukosefu wa ujuzi juu ya mambo ambayo huamua hypersensitivity ya mtu binafsi kwa cobalt hufanya utambuzi wa watu wanaohusika hauwezekani, na jitihada za juu lazima zifanywe ili kupunguza viwango vya anga.
Idadi ya watu walio hatarini haizingatiwi kwa sababu shughuli nyingi za kunoa hufanywa katika tasnia ndogo au na mafundi. Katika maeneo hayo ya kazi, TLV ya Marekani ya 0.05 mg/m3 huzidishwa mara kwa mara. Pia kuna swali kuhusu utoshelevu wa TLV katika kuwalinda wafanyakazi dhidi ya ugonjwa wa kobalti kwani uhusiano wa athari ya kipimo kwa mifumo ya ugonjwa unaohusisha unyeti mkubwa haueleweki kabisa.
Ufuatiliaji wa kawaida lazima uwe sahihi vya kutosha kutambua patholojia za cobalt katika hatua zao za mwanzo. Hojaji ya kila mwaka inayolenga hasa dalili za muda lazima itumike, pamoja na uchunguzi wa kimatibabu unaojumuisha upimaji wa utendaji kazi wa mapafu na mitihani mingine inayofaa ya matibabu. Kwa kuwa imeonyeshwa kuwa kuna uwiano mzuri kati ya viwango vya cobalt katika mazingira ya kazi na uondoaji wa chuma kwenye mkojo, ni sawa kufanya kipimo cha nusu mwaka cha cobalt katika mkojo (CoU) kwenye sampuli zilizochukuliwa mwishoni mwa wiki ya kazi. Mfiduo unapokuwa katika kiwango cha TLV, kiashiria cha mfiduo wa kibiolojia (BEI) kinakadiriwa kuwa sawa na 30μg Co/lita ya mkojo.
Uchunguzi wa awali wa matibabu kwa uwepo wa ugonjwa wa kupumua uliokuwepo na hypersensitivity ya bronchi inaweza kuwa muhimu katika ushauri na upangaji wa wafanyakazi. Vipimo vya methali ni kiashirio muhimu cha msukumo usio maalum wa kikoromeo na kinaweza kuwa muhimu katika baadhi ya mipangilio.
Viwango vya kimataifa vya mbinu za uchunguzi wa kimazingira na kimatibabu kwa wafanyakazi walio na kobalti hupendekezwa sana.