Анализ коррозионных свойств медицинских титановых материалов.

В качестве важного функционального материала медицинский титан широко используется в аэрокосмической, энергетической промышленности, производстве медицинских товаров и других областях благодаря своим преимуществам низкой плотности, высокой удельной прочности и хорошей коррозионной стойкости.

1. Коррозия титана

Титан — термодинамически нестабильный металл с относительно отрицательным потенциалом пассивации, стандартный потенциал электрода составляет -1,63 В. Таким образом, легко сформировать оксидную пленку с пассивирующими свойствами в атмосфере и водном растворе, а также она обладает хорошей коррозионной стойкостью.

1. Коррозионная стойкость титана в различных средах.

Очень важно изучение коррозионной стойкости медицинских материалов. С одной стороны, некоторые ионы металлов или продукты коррозии имплантированных материалов проникают в биологические ткани, что может вызвать физиологические реакции различной степени тяжести; с другой стороны, из-за присутствия жидкостей организма характеристики некоторых материалов могут серьезно ухудшиться, что приведет к быстрому повреждению или даже к недействительности. Среда человеческого тела относительно сложна, что с большей вероятностью может вызвать растворение микроэлементов и изменение стабильности оксидного слоя. Незначительное трение может вызвать разную степень повреждения пассивационной пленки, образующейся на поверхности титана. Например, в бедной кислородом среде устойчивость оксидного слоя ослабляется. В случае повреждения его невозможно немедленно отремонтировать, иначе образуется новый оксидный слой, что повышает вероятность возникновения коррозии. Эта ситуация также неизбежна при повторяющихся движениях человеческого тела и использовании оборудования. Пластическая деформация изменит структурное состояние материала, тем самым влияя на коррозионные характеристики материала. Различные степени пластической деформации существенно по-разному влияют на коррозионные свойства материалов. В процессе пластической деформации концентрация внутренних напряжений вызывает дефекты на границе раздела и зернах. Поэтому пластическая деформация ослабляет коррозионную стойкость материала.

2. Механизм коррозии титана.

Титан является переходным элементом группы IVB. Он химически активен и имеет большое сродство с кислородом. В любой кислородсодержащей среде на поверхности титана легко образуется плотная пассивационная пленка. Эта пассивационная пленка тонкая, ее толщина обычно составляет от нескольких нанометров до десятков нанометров. Наличие пассивационной пленки из титанового сплава уменьшает площадь поверхностно-активного растворения и замедляет скорость растворения, тем самым противодействуя повреждениям, вызванным растворением. Кроме того, пассивационная пленка также может автоматически восстанавливаться и при повреждении может быстро образовывать новую защитную пленку. Поэтому титан обладает хорошей коррозионной стойкостью. Формы коррозии металлического титана, имплантированного в живые организмы, можно разделить на питтинговую коррозию, коррозию под напряжением, щелевую коррозию, гальваническую коррозию и коррозию износа и т. д.