Lääketieteellisten titaanimateriaalien korroosioominaisuuksien analyysi.

Tärkeänä toiminnallisena materiaalina lääketieteellistä titaania käytetään laajalti ilmailu-, energiateollisuudessa, lääketieteellisissä tarvikkeissa ja muilla aloilla, koska sen etuja ovat matala tiheys, korkea ominaislujuus ja hyvä korroosionkestävyys.

1. Titaanin korroosio

Titaani on termodynaamisesti epästabiili metalli, jolla on suhteellisen negatiivinen passivointipotentiaali, ja standardi elektrodipotentiaali on -1,63 V. Siksi on helppo muodostaa oksidikalvo, jolla on passivoivia ominaisuuksia ilmakehässä ja vesiliuoksessa ja jolla on hyvä korroosionkestävyys.

1. Titaanin korroosionkestävyys eri medioissa

On erittäin tärkeää tutkia lääkinnällisten materiaalien korroosionkestävyyttä. Toisaalta jotkin implantoitujen materiaalien metalli-ionit tai korroosiotuotteet tunkeutuvat biologisiin kudoksiin, mikä voi laukaista eriasteisia fysiologisia reaktioita; toisaalta kehon nesteiden läsnäolon vuoksi joidenkin materiaalien suorituskyky voi heikentyä vakavasti, mikä voi aiheuttaa nopean vaurion tai jopa virheellisen. Ihmiskehon ympäristö on suhteellisen monimutkainen, mikä todennäköisemmin aiheuttaa hivenaineiden liukenemista ja muuttaa oksidikerroksen stabiilisuutta. Pieni kitka voi aiheuttaa eriasteisia vaurioita titaanin pinnalle muodostuvalle passivointikalvolle. Esimerkiksi happiköyhässä ympäristössä oksidikerroksen stabiilisuus heikkenee. Vaurioituneena sitä ei voida korjata heti tai muodostuu uusi oksidikerros, mikä lisää todennäköisyyttä korroosioon. Tämä tilanne on yhä väistämätön ihmiskehon toistuvien liikkeiden ja laitteiden käytön aikana. Muovinen muodonmuutos muuttaa materiaalin rakenteellista tilaa ja vaikuttaa siten materiaalin korroosiokykyyn. Eriasteisilla plastisilla muodonmuutoksilla on hyvin erilaisia ​​vaikutuksia materiaalien korroosioominaisuuksiin. Plastisen muodonmuutosprosessin aikana sisäisen jännityksen keskittyminen aiheuttaa puutteita rajapinnassa ja rakeissa. Siksi plastinen muodonmuutos heikentää materiaalin korroosionkestävyyttä.

2. Titaanin korroosiomekanismi

Titaani on ryhmän IVB siirtymäelementti. Se on kemiallisesti aktiivinen ja sillä on suuri affiniteetti happeen. Missä tahansa happea sisältävässä väliaineessa titaanin pinnalle muodostuu helposti tiheä passivointikalvo. Tämä passivointikalvo on ohut ja sen paksuus on yleensä muutamasta nanometristä kymmeniin nanometreihin. Titaaniseoksen passivointikalvon olemassaolo pienentää pinta-aktiivisen liukenemisaluetta ja hidastaa liukenemisnopeutta vastustaen siten liukenemisen aiheuttamia vaurioita. Lisäksi passivointikalvo voidaan korjata automaattisesti ja se voi muodostaa nopeasti uuden suojakalvon vaurioituessaan. Siksi titaanilla on hyvä korroosionkestävyys. Eläviin organismeihin istutetun titaanimetallin korroosiomuodot voidaan jakaa pistekorroosioon, jännityskorroosioon, rakokorroosioon, galvaaniseen korroosioon ja kulumiskorroosioon jne.