Kot pomemben funkcionalni material se titanijeva kovina s svojimi prednosti, kot so nizka gostota, visoka specifična moč in odlična korozijska odpornost, pogosto uporablja v vesoljskih, energijskih in medicinskih aplikacijah. Razvoj medicinskih titanov in titanovih zlitin lahko približno razdelimo na tri obdobja: prvo obdobje sta zastopala čisti Titanium in Ti-6AL-4V; Drugo obdobje so bile + zlitine, ki sta jih zastopala Ti-5AL-2.5fe in Ti-6AL-7NB; in tretje obdobje se je osredotočilo na razvoj titanov zlitin tita z izboljšano bioperformacijo in nižjo elastično modulom. Uporaba novih materialov iz titanijeve zlitine bo trenutna glavna smer razvoja medicinskih pripomočkov.
Raziskave medicinskih titanovih zlitin v moji državi so se začele v 70. letih prejšnjega stoletja, z razvojem TI-2.5AL-2.5MO-2.5ZR (TAMZ) s strani severozahodnega raziskovalnega inštituta za neželene kovine. V devetdesetih letih prejšnjega stoletja so bili pozneje razviti materiali Ti-6AL-4V, Ti-Al-2.5fe in Ti-6AL-7NB z neodvisnimi pravicami intelektualne lastnine. Kitajska akademija znanosti je razvila tudi novo-titanijsko zlitino, TI-24NB-4ZR-7.6SN. Trenutni razvoj titanijevih zlitin v moji državi se osredotoča na prelomne nove materiale in aktivno uporabo titanovih zlitin.
Lastnosti korozije iz titana
Titan je termodinamično nestabilna kovina z razmeroma negativnim pasivacijskim potencialom, s standardnim potencialom elektrode -1,63V. Zato zlahka tvori pasivirajoči oksidni film v atmosferi in vodnih raztopinah, kar ima za posledico odlično korozijsko odpornost.
Korozijska odpornost titana v različnih medijih
Študij korozijske odpornosti medicinskih materialov je ključnega pomena. Po eni strani lahko prodiranje nekaterih kovinskih ionov ali korozijskih produktov iz vsadljenih materialov v biološka tkiva sproži različne stopnje fizioloških reakcij. Po drugi strani pa lahko prisotnost telesnih tekočin močno poslabša delovanje nekaterih materialov, kar vodi do hitre poškodbe ali celo odpovedi. Relativno zapleteno človeško okolje je nagnjeno k raztapljanju elementov v sledovih, ki spreminja stabilnost oksidne plasti. Rahlo trenje lahko v različnih stopnjah poškoduje pasivni film, ki nastane na površini titana. Na primer, v okolju s pomanjkanjem kisika oksidna plast postane manj stabilna, poškodovane oksidne plasti pa ni mogoče popraviti ali zamenjati, zaradi česar je bolj dovzetna za korozijo. Ta situacija je med ponavljajočim človeškim gibanjem in uporabo opreme skoraj neizogibna. Plastična deformacija spreminja strukturno stanje materiala in s tem vpliva na njegovo korozijsko odpornost. Različne stopnje plastične deformacije imajo bistveno različne učinke na korozijsko odpornost materiala. Med plastično deformacijo notranja koncentracija napetosti ustvarja napake na vmesnikih in znotraj zrn in tako oslabi korozijsko odpornost materiala.
Mehanizem korozije iz titana
Titanium je skupinski prehodni element IVB z relativno aktivno kemijsko naravo in močno afiniteto do kisika. V katerem koli mediju, ki vsebuje kisik, se na površini titana zlahka tvori gost pasivni film. Ta film je izjemno tanek, običajno meri nekaj do deset nanometrov debelo. Prisotnost pasivnega filma iz titanove zlitine zmanjšuje površino, ki je na voljo za aktivno raztapljanje, upočasni hitrost raztapljanja in se tako upira poškodbam, ki jo povzroči raztapljanje. Poleg tega je pasivni film samopopravljiv; Ko je poškodovan, hitro tvori nov zaščitni film. Zato ima titan odlično korozijsko odpornost. Korozijo titanove kovine, implantirane v živem organizmu, je mogoče razvrstiti kot pitting, stresno korozijo, korozijo vrzeli, galvansko korozijo in nošenje korozije.
Analiza stresne korozije
Korozija stresa se nanaša na pojav, ki kovine razpoka, ko natezni stres in korozija delujeta hkrati. Splošni postopek je: delovanje nateznega stresa povzroči, da se zaščitni film, ki nastane na kovinski površini, začne razpokati, kar tvori vir razpoke za korozijo pittinga ali vrzeli, ki se razvija v globini. Hkrati lahko delovanje nateznega stresa povzroči, da se zaščitni film večkrat poči, tvori razpoke, pravokotne na natezni stres in celo vodi do zloma.
1. dejavniki, ki vplivajo na stresno korozijo titanovih zlitin
Pojav SCC (stresno korozijsko pokanje) v titanovih zlitinah je rezultat kombiniranega delovanja treh dejavnikov: okolja, stresa in materiala. SCC je zelo selektiven. Dokler se kateri koli od zgoraj omenjenih treh dejavnikov spremeni, SCC ne bo prišlo.
(1) Okolje
• Medij: Titanove zlitine se lahko podvržejo SCC v okviru številnih medijev, kot so vodne raztopine, destilirane vode, organske raztopine in vročih soli. Mehanizem SCC je v različnih medijih drugačen.
• Vrednost pH: Še vedno obstajajo velike razlike v učinku pH vrednosti na SCC titanovih zlitin. Na splošno, ko se vrednost pH povečuje, se občutljivost SCC titanov zlitin zmanjšuje. Kadar je pH vrednost 13-14, lahko SCC pogosto zaviramo. Vendar pa se lahko v sprednjem delu lokalne razpoke celo oblikuje močno jedko okolje s pH vrednostjo 2-3, kjer se zgodijo spremembe SCC.
• Potencial: Vpliv potenciala na stopnjo SCC je ključnega pomena. Korozijski sistem, sestavljen iz zlitine in medija, je drugačen, njegov občutljiv potencial SCC pa je drugačen.
• Temperatura: Temperatura je eden od pomembnih dejavnikov, ki vplivajo na nastajanje SCC v titanijevih zlitinah. Na splošno se občutljivost SCC povečuje z naraščajočo temperaturo. Vendar je temperaturna občutljivost materialov, implantiranih v človeško telo, omejena.
• Koncentracija ionov Cl: višja kot je koncentracija Cl v raztopini, večja je občutljivost SCC.
(2) Stres
Nesreče SCC, ki jih povzroča preostali stres, ki nastane v zlitini med hladnim delom, kovanje, varjenjem, toplotno obdelavo ali montažo, predstavljajo 40% celotnih nesreč SCC. Poleg tega lahko zunanji stres, ki nastane med delom ali zunanjim stresom, ki ga povzroča volumen korozijske izdelke, povzroči tudi pojav SCC.
Če povzamemo, je korozijska zmogljivost medicinskega titana ključni dejavnik, ki ga je treba upoštevati, ko se uporablja kot material vsadka. Z globokim razumevanjem korozijskega mehanizma titana in njene uspešnosti v različnih okoljih je mogoče zagotoviti znanstveno podlago za izbiro in oblikovanje materialov medicinskih zlitin iz medicinskih titanov, s čimer zagotovite njegovo varnost in zanesljivost pri praktičnih aplikacijah.
Podjetje se ponaša z vodilnimi domačimi proizvodnimi linijami za predelavo titana, vključno z:
Nemško uvedena natančna proizvodna linija titanijeve cevi (letna proizvodna zmogljivost: 30.000 ton);
Japonsko-tehnološka valilna linija iz titanove folije (najtanjša do 6 μm);
Popolnoma avtomatizirana linija neprekinjene ekstruzije iz titanove palice;
Inteligentna titanska plošča in zaključni mlin;
Sistem MES omogoča digitalni nadzor in upravljanje celotnega proizvodnega procesa, kar dosega dimenzijsko natančnost izdelkov ± 0,01 μm.
E-pošta
