تجزیه و تحلیل عملکرد خوردگی فلز تیتانیوم پزشکی

به عنوان یک ماده مهم کاربردی ، تیتانیوم به دلیل چگالی کم ، استحکام خاص و مقاومت در برابر خوردگی خوب ، در هوافضا ، صنعت انرژی ، تجهیزات پزشکی و سایر زمینه ها مورد استفاده قرار می گیرد. توسعه تیتانیوم پزشکی و آلیاژهای تیتانیوم تقریباً به سه دوره تقسیم می شود:
دوره اول توسط تیتانیوم خالص و ti -6 ai -4 v ؛ دوره دوم + آلیاژهای نوع است که توسط Ti -5 A 1-2. 5fe و ti -6 al {{7} nb ؛ و دوره سوم توسعه آلیاژهای تیتانیوم نوع با خصوصیات بیولوژیکی بهتر و مدول الاستیک پایین به عنوان خط اصلی دفاع است. استفاده از مواد آلیاژ جدید تیتانیوم جهت توسعه اصلی دستگاه پزشکی فعلی خواهد بود.
تحقیقات در مورد مواد آلیاژ تیتانیوم پزشکی در چین در دهه 1970 آغاز شد ، موسسه تحقیقاتی فلزات غیر فروتنی Northwest Ti {1}}. 5al {3}. 5mo -2. 5zr (TAMZ) ، و در دهه 1990 با 8 {} {{{{{{{{{{{{{{{{{} ti-al {11}}. 5fe and ti {13}} al -7 مواد NB. آکادمی علوم چین همچنین آلیاژ تیتانیوم جدید Ti {15}} NB {16}}} zr {17}}}. 6Sn. توسعه فعلی آلیاژهای تیتانیوم چین برای دستیابی به موفقیت در مواد جدید و مواد آلیاژ تیتانیوم برای استفاده فعال از جهت اصلی.
اول ، خوردگی تیتانیوم
تیتانیوم یک فلز ترمودینامیکی ناپایدار است ، پتانسیل انفعال منفی تر است ، پتانسیل الکترود استاندارد {0}} 63 V. بنابراین ، در جو و محلول آبی به راحتی می توان لایه ای از فیلم اکسیداتیو را با خواص انفعال تشکیل داد ، مقاومت در برابر خوردگی بهتر است.
1 ، مقاومت در برابر خوردگی تیتانیوم در رسانه های مختلف
مطالعه مقاومت در برابر خوردگی مواد پزشکی بسیار مهم است. از یک طرف ، برخی از یون های فلزی یا محصولات خوردگی مواد کاشته شده به بافت موجودات زنده نفوذ می کنند ، که می تواند درجات مختلفی از واکنشهای فیزیولوژیکی ایجاد کند. از طرف دیگر ، به دلیل وجود مایعات بدن ، ممکن است عملکرد برخی از مواد به شدت کاهش یابد و در نتیجه آسیب سریع یا حتی خرابی ایجاد شود. محیط نسبتاً پیچیده بدن انسان به احتمال زیاد باعث انحلال عناصر کمیاب و تغییر پایداری لایه اکسید می شود. اصطکاک جزئی می تواند باعث شود که فیلم Place Lefination Titanium درجات مختلفی از آسیب را متحمل شود ، مانند محیط فقیر اکسیژن ، پایداری لایه اکسید تضعیف می شود ، در هنگام آسیب دیدن یا تشکیل یک لایه اکسید جدید بلافاصله قابل ترمیم نیست ، که احتمالاً باعث ایجاد خوردگی می شود. این وضعیت در حرکت مکرر بدن انسان و استفاده از ابزارها تقریباً اجتناب ناپذیر است. تغییر شکل پلاستیک سازماندهی مواد را تغییر می دهد ، که به نوبه خود بر خصوصیات خوردگی مواد تأثیر می گذارد. درجات مختلف تغییر شکل پلاستیک اثرات متفاوتی بر خواص خورنده مواد دارد. در فرآیند تغییر شکل پلاستیک ، به دلیل غلظت تنش های داخلی که منجر به نقص رابط و دانه می شود ، بنابراین ، تغییر شکل پلاستیک مقاومت در برابر خوردگی مواد را تضعیف می کند.
2 ، مکانیسم خوردگی تیتانیوم
تیتانیوم یک عنصر انتقال از گروه IVB است ، خصوصیات شیمیایی فعال تر و اکسیژن وابستگی زیادی دارد. در هر محیط حاوی اکسیژن ، سطح تیتانیوم به راحتی می توان یک فیلم غیرفعال متراکم تولید کرد ، فیلم انفعال بسیار نازک است ، ضخامت آن معمولاً چند نانومتر به ده ها نانومتر است. وجود یک فیلم انفعال در آلیاژهای تیتانیوم منجر به کاهش منطقه انحلال فعال سطح و کند شدن میزان انحلال می شود ، بنابراین در برابر آسیب ناشی از انحلال مقاومت می کند. علاوه بر این ، فیلم Passivation همچنین قادر به ترمیم خود است ، در صورت آسیب دیدگی ، می تواند به سرعت یک فیلم محافظ جدید را تشکیل دهد. در نتیجه ، تیتانیوم مقاومت در برابر خوردگی خوبی دارد. شکل خوردگی فلز تیتانیوم کاشته شده در موجودات زنده را می توان به خوردگی منافذ ، خوردگی استرس ، خوردگی شکاف ، خوردگی جفت گالوانیک و خوردگی سایش و اشک تقسیم کرد.
2.1 خوردگی استرس
خوردگی استرس به پدیده پارگی فلز اشاره دارد که استرس کششی و خوردگی به طور همزمان عمل می کند. فرایند کلی: نقش استرس کششی به گونه ای است که فیلم محافظ تولید شده بر روی سطح فلز شروع به پارگی ، تشکیل خوردگی گودبرداری یا منبع ترک خوردگی شکاف ، تا رشد طولی ، در همان زمان ، نقش استرس کششی می تواند به طور مکرر ، شکل گیری حتی ایجاد فشار را از بین ببرد و باعث ایجاد فشار می شود و باعث ایجاد فشار می شود و باعث ایجاد فشار می شود.

2.1.1 عوامل مؤثر بر خوردگی استرس آلیاژ تیتانیوم
وقوع SCC در آلیاژ تیتانیوم نتیجه عمل مشترک سه عامل ، یعنی محیط ، استرس و مواد است. SCC بسیار انتخابی است ، تا زمانی که بخواهد هر یک از سه عامل فوق را تغییر دهد ، SCC رخ نخواهد داد.
(1) محیط
(1) متوسط
آلیاژ تیتانیوم ممکن است در بسیاری از محلول های آبی ، آب مقطر ، محلول های آلی و نمک های داغ و سایر رسانه ها تحت عمل SCC قرار داشته باشد. در رسانه های مختلف در مکانیسم SCC یکسان نیست.
(2) pH
تأثیر pH بر SCC آلیاژهای تیتانیوم هنوز کاملاً واگرا است. به طور کلی ، با افزایش مقدار pH ، حساسیت SCC آلیاژ تیتانیوم کاهش می یابد ، هنگامی که مقدار pH {0}}} ، اغلب می تواند SCC را مهار کند ، اما در تغییرات SCC در بخش جلوی ترک محلی حتی می تواند یک محیط خورنده قوی از مقدار pH {1}} ایجاد کند.

(3) پتانسیل
تأثیر پتانسیل در میزان SCC بسیار مهم است. آلیاژ و ترکیب متوسط ​​سیستم خوردگی متفاوت است ، پتانسیل حساس SCC آن متفاوت است. مانند B - آلیاژ تیتانیوم در محلول آبی حاوی هالیدها ، هنگامی که پتانسیل در مجاورت {{1} MV ، SCC تشدید می شود. در پتانسیل بیش از حد ، ترک ها نیز باید تولید شوند. اما در پتانسیل زیر -1000 mV ترک خورده نیست. در محلول آبی حاوی Cl- و Br- ، پتانسیل حساس SCC از Ti8al1mo1v {{9} mV {{1 {12}}} mV است ، در حالی که در محلول آبی حاوی I- ، بالاتر از 0mV ، منطقه پتانسیل حساس است.
(4) دما
دما یکی از عوامل مهم مؤثر بر SCC آلیاژهای تیتانیوم است. به طور کلی ، دما افزایش می یابد ، حساسیت SCC افزایش می یابد. در {{0}} درجه نمک گرم - محیط هوا ، TI6AL3MO2ZR0.5SN خوردگی استرس آلیاژ در 450 درجه یا حساس تر به SCC. آلیاژهای Ti6al4V با مقدار مشخصی از PD یا MO در محلول H2S+CO {12} NaCl+S نسبت به SCC در 200 درجه نسبت به 250 درجه حساس بودند. با این حال ، حساسیت دما از مواد کاشته شده در بدن انسان محدود است.
(5) غلظت یون Cl
هرچه غلظت CL در محلول بالاتر باشد ، حساسیت SCC آن بیشتر می شود.
(2) استرس
تصادفات SCC ناشی از تنش های باقیمانده در هنگام سرماخوردگی ، جعل ، جوشکاری ، عملیات حرارتی یا مونتاژ آلیاژهای تیتانیوم 40 ٪ از کل حوادث SCC را تشکیل می دهد. علاوه بر این ، فشارهای خارجی ایجاد شده در طول کار یا به دلیل تأثیر حجم محصولات خوردگی یا استرسهای ناهموار به دلیل تأثیر حجم محصولات خوردگی و غیره ، همه منابع استرس هایی هستند که SCC را تولید می کنند. هرچه سطح استرس بالاتر باشد ، زمان SCC کوتاه تر است.
(3) مواد
در همان محیط محیطی ، اگر ترکیب شیمیایی ، تفکیک ، سازماندهی ، اندازه دانه ، نقص کریستالی ، خواص ، عملیات حرارتی و سطح سطح مواد متفاوت باشد ، رفتار خوردگی استرس و درجه آن نیز متفاوت است. افزودن مقادیر اندک PD ، MO یا RU به آلیاژهای تیتانیوم می تواند حساسیت به خوردگی استرس آنها را کاهش دهد. حساسیت SCC از آلیاژهای Ti6AL4V و TI15V3CR3AL3SN تحت درمان با پیری اوج بالاتر از حالت آنیل شده است. هنگامی که میزان اکسیژن موجود در آلیاژ Ti6al4V پایین تر از {8}}} 13 ٪ است ، می توان حساسیت SCC را تا حد زیادی کاهش داد.
2.1.2 راه حل های مشترک
برای از بین بردن یا کاهش حساسیت SCC آلیاژهای تیتانیوم در یک محیط خاص ، می توان از روشهای زیر استفاده کرد:
1) از بین بردن استرس باقیمانده
برای از بین بردن استرس باقیمانده محلی تولید شده پس از ساخت قطعات ، می توان از طریق کل آنیل یا روش بازپخت محلی حذف کرد. در این زمان باید تأثیر منفی عملیات حرارتی بر استحکام ، انعطاف پذیری یا چقرمگی مواد را در نظر بگیرد.
(2) آلیاژ
برای آلیاژهای سنتی ، با توجه به وضعیت آلیاژ برای اضافه کردن مقدار مناسب PD ، MO یا RU برای بهبود مقاومت SCC.
3) درمان سطح
با بهبود کیفیت سطح آلیاژهای تیتانیوم ، برای بهبود زیست سازگاری و مقاومت در برابر سایش مواد ، کاهش و تأخیر در زمان و سرعت تولید ترک.
2.2 خوردگی شکاف
When the medium is in the gap formed between the metal part and metal or non-metal, it can make the metal in the gap to accelerate corrosion, called crevice corrosion. Crevice corrosion is a local corrosion. When titanium and titanium alloy crevice, due to the lack of oxidising substances within the crevice, making it anode and corrosion occurs, destroying the passivation film. Generally, crevice corrosion undergoes three stages: ① consumption of oxygen within the crevice; ② formation of macro-cells, the pH drops; ③ activation and dissolution of the passivation film until it is completely destroyed. It is found that in 37 ℃ Hanks' solution, the crevice corrosion degree of the material in descending order: NiTi>NiTiCu>316L>ti6al4v≈ti ؛ ti ؛ TI6AI4V در محلول Hanks مقاومت در برابر خوردگی Crevice بسیار قوی دارد.
2.3 خوردگی سایش و اشک
خوردگی سایش و پارگی خوردگی شتاب سطوح فلزی به دلیل سایش و پارگی ناشی از سرعت زیاد حرکت نسبی فلز در تماس با محیط است. هنگامی که کاشت تیتانیوم درج می شود ، درجه مشخصی از سایش با ابزار عملیاتی رخ می دهد ، که فیلم اکسید موجود روی سطح را از بین می برد. اگر این فیلم اکسید به موقع ترمیم نشود ، فلز ایمپلنت بیشتر یا حتی شکست می خورد.
مواد زیست پزشکی مبنای مهمی برای توسعه سریع طب بالینی مدرن است ، موضوع اصلی تحقیقات مواد در قرن بیست و یکم است. تیتانیوم به عنوان نوع جدیدی از مواد مقاوم در برابر خوردگی ، به دلیل سازگاری بهتر و مقاومت در برابر خوردگی ، پیشرفت زیادی داشته است ، در زمینه زیست پزشکی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.

ما می توانیم محصولات با کیفیت بالا ، خدمات خوب و قیمت رقابتی را ارائه دهیم. ما متعهد شده ایم تا محصولات تیتانیوم با کیفیت بالا مانند لوله های تیتانیوم ، سیم های تیتانیوم ، صفحات تیتانیوم ، نوارهای تیتانیوم ، میله های تیتانیوم و سایر محصولات تیتانیوم را تولید کنیم.

MOB: +8615824687445

ایمیل:sales@gneesteel.com

اسکایپ: MMKelly1314

WhatsApp/WeChat: +86 15824687445