Tärkeänä funktionaalisena materiaalina, titaanimetallia, jolla on etuja, kuten matala tiheys, korkea spesifinen lujuus ja erinomainen korroosionkestävyys, käytetään laajasti ilmailu-, energia- ja lääketieteellisissä sovelluksissa. Lääketieteellisten titaanien ja titaaniseosten kehitys voidaan jakaa karkeasti kolmeen jaksoon: ensimmäistä jaksoa edustivat puhdasta titaania ja Ti-6Al-4V: tä; Toinen jakso oli + seokset, joita edustaa Ti-5Al-2.5fe ja Ti-6Al-7nb; ja kolmas jakso keskittyi tyyppisten titaaniseosten kehitykseen, jolla on parantunut bioperformaatio ja alempi elastinen moduuli. Uusien titaaniseosmateriaalien soveltaminen on lääketieteellisen laitteen kehittämisen nykyinen valtavirran suunta.
Kotimaassani lääketieteellisten titaaniseosten tutkimus alkoi 1970-luvulla Ti-2,5al-2.5Mo-2.5zr (TAMZ) kehitettäessä ei-rautametallien luoteistutkimusinstituutti. 1990-luvulla Ti-6Al-4V, Ti-Al-2,5FE ja Ti-6Al-7NB-materiaalit, joilla oli riippumattomia immateriaalioikeuksia, kehitettiin myöhemmin. Kiinan tiedeakatemia on myös kehittänyt uuden -titaniumseoksen, TI-24NB-4ZR-7.6SN. Kohdani nykyinen titaaniseoskehitys keskittyy läpimurto -uusiin materiaaleihin ja titaaniseosten aktiiviseen soveltamiseen.
Titaanikorroosioominaisuudet
Titanium on termodynaamisesti epävakaa metalli, jolla on suhteellisen negatiivinen passivointipotentiaali, vakioelektrodipotentiaali on -1,63 V. Siksi se muodostaa helposti passiivisen oksidikalvon ilmakehään ja vesipitoisiin liuoksiin, mikä johtaa erinomaiseen korroosionkestävyyteen.
Titaanikorroosioresistenssi eri väliaineissa
Lääketieteellisten materiaalien korroosionkestävyyden tutkiminen on ratkaisevan tärkeää. Yhtäältä joidenkin metalli -ionien tai korroosiotuotteiden tunkeutuminen implantoiduista materiaaleista biologisiin kudoksiin voi laukaista vaihtelevia fysiologisia reaktioita. Toisaalta kehon nesteiden läsnäolo voi heikentää vakavasti tiettyjen materiaalien suorituskykyä, mikä johtaa nopeaan vaurioon tai jopa epäonnistumiseen. Suhteellisen monimutkainen ihmisympäristö on taipuvainen hivenaineiden liukenemiseen, mikä muuttaa oksidikerroksen stabiilisuutta. Lievä kitka voi vahingoittaa titaanipinnalla muodostettua passiivista kalvoa vaihtelevalle asteille. Esimerkiksi happea puutteellisessa ympäristössä oksidikerros muuttuu vähemmän stabiiliksi, ja vaurioituneita oksidikerroksia ei voida korjata tai korvata, mikä tekee siitä alttiimman korroosion kannalta. Tämä tilanne on melkein väistämätön toistuvan ihmisen liikkeen ja laitteiden käytön aikana. Muoviset muodonmuutokset muuttavat materiaalin rakennetilaa, mikä vaikuttaa sen korroosionkestävyyteen. Erilaisten plastisten muodonmuutoksen asteilla on huomattavasti erilaisia vaikutuksia materiaalin korroosionkestävyyteen. Muovisen muodonmuutoksen aikana sisäinen stressipitoisuus luo vikoja rajapinnoissa ja jyvissä, mikä heikentää materiaalin korroosionkestävyyttä.
Titaanikorroosiomekanismi
Titanium on ryhmän IVB siirtymäelementti, jolla on suhteellisen aktiivinen kemiallinen luonne ja vahva affiniteetti happea kohtaan. Missä tahansa happea sisältävässä väliaineessa tiheä passiivinen kalvo muodostaa helposti titaanin pinnalle. Tämä kalvo on erittäin ohut, mitataan tyypillisesti muutama - kymmeniä nanometrejä paksu. Titaaniseos passiivisen kalvon läsnäolo vähentää aktiiviseen liukenemiseen käytettävissä olevaa pinta -alaa, hidastaen liukenemisnopeutta ja siten vastustaa liukenemisen aiheuttamia vaurioita. Lisäksi passiivinen elokuva on itse korjaava; Vaurioituneena se muodostaa nopeasti uuden suojaelokuvan. Siksi titaani osoittaa erinomaista korroosionkestävyyttä. Elävään organismiin implantoidun titaanimetallin korroosio voidaan luokitella pistokseksi, stressikorroosioksi, rakojen korroosioksi, galvaaniseksi korroosioksi ja käyttämällä korroosiota.
Stressikorroosioanalyysi
Stressikorroosiolla tarkoitetaan ilmiötä, joka metallit halkeilevat, kun vetolujuudet ja korroosio vaikuttavat samanaikaisesti. Yleinen prosessi on: Vetojännityksen vaikutus aiheuttaa metallipinnalle muodostetun suojakalvon alkamisen halkeamisen muodostaen särkyvään ja raon korroosioon, joka kehittyy syvällisesti. Samanaikaisesti vetolujuuden vaikutus voi aiheuttaa suojakalvon halkeamisen toistuvasti, muodostaen halkeamia, jotka ovat kohtisuorassa vetolujuuteen nähden ja jopa johtaen murtumaan.
1. Titaaneoosten stressikorroosioon vaikuttavat tekijät
SCC: n (stressikorroosiohalkeilun) esiintyminen titaaniseoksissa on seurausta kolmen tekijän yhdistetystä vaikutuksesta: ympäristö, stressi ja materiaali. SCC on erittäin selektiivinen. Niin kauan kuin mitä tahansa edellä mainitusta kolmesta tekijästä muutetaan, SCC: tä ei tapahdu.
(1) Ympäristö
• Keskipitkä: titaaniseokset voivat käydä läpi SCC: n monien väliaineiden, kuten vesipitoisten liuosten, tislatun veden, orgaanisten liuosten ja kuumien suolojen vaikutuksesta. SCC -mekanismi on erilainen eri väliaineissa.
• PH -arvo: PH -arvon vaikutuksessa on edelleen huomattavia eroja titaaniseosten SCC: hen. Yleisesti ottaen, kun pH -arvo kasvaa, titaaniseosten SCC -herkkyys vähenee. Kun pH-arvo on 13-14, SCC voidaan usein estää. Paikallisen halkeaman etuosaan voidaan kuitenkin muodostaa voimakas syövyttävä ympäristö, jonka pH-arvo on 2-3, jossa SCC: n muutokset tapahtuvat.
• Potentiaali: potentiaalin vaikutus SCC: n asteeseen on ratkaisevan tärkeä. Seoksesta ja väliaineesta koostettu korroosiojärjestelmä on erilainen, ja sen SCC -herkkä potentiaali on erilainen.
• Lämpötila: Lämpötila on yksi tärkeistä tekijöistä, jotka vaikuttavat SCC: n muodostumiseen titaaniseoksissa. Yleisesti ottaen SCC -herkkyys kasvaa lämpötilan noustessa. Ihmiskehoon implantoidun materiaalin lämpötilaherkkyys on kuitenkin rajoitettu.
• Cl-ionipitoisuus: Mitä suurempi Cl-pitoisuus liuoksessa, sitä suurempi sen SCC-herkkyys.
(2) stressi
Seoksessa syntyneiden jäännösjännityksen aiheuttamat SCC -onnettomuudet kylmän työn aikana, taonta, hitsaus, lämpökäsittely tai kokoonpano on 40% SCC -onnettomuuksista. Lisäksi korroosiotuotteiden tilavuusvaikutuksen aiheuttama työn aikana syntynyt ulkoinen stressi voi myös aiheuttaa SCC: n esiintymisen.
Yhteenvetona voidaan todeta, että lääketieteellisen titaanin korroosion suorituskyky on avaintekijä, jota on otettava huomioon, kun sitä käytetään implanttimateriaalina. Ymmärtämällä syvästi titaanin korroosiomekanismia ja sen suorituskykyä eri ympäristöissä, voidaan tarjota tieteellinen perusta lääketieteellisten titaaniseosmateriaalien valintaan ja suunnitteluun, mikä varmistaa sen turvallisuuden ja luotettavuuden käytännön sovelluksissa.
Yhtiöllä on johtavia kotimaisia titaanikäsittelytuotantolinjoja, mukaan lukien:
Saksan tukeva tarkkuus titaaniputken tuotantolinja (vuotuinen tuotantokapasiteetti: 30 000 tonnia);
Japanilainen teknologia titaanikalvon valssauslinja (ohuin-6 μm);
Täysin automatisoitu titaanin sauvan jatkuva suulakepuristuslinja;
Älykäs titaanilevy ja nauhan viimeistely mylly;
MES -järjestelmä mahdollistaa koko tuotantoprosessin digitaalisen hallinnan ja hallinnan, saavuttaen tuotteen ulottuvuuden tarkkuuden ± 0,01 μm.
Sähköposti
