Kaip svarbi funkcinė medžiaga, titano metalas, turintis savo pranašumų, tokių kaip mažas tankis, didelis specifinis stiprumas ir puikus atsparumas korozijai, yra plačiai naudojamas aviacijos ir kosmoso, energijos ir medicininėse programose. Medicininio titano ir titano lydinių vystymąsi galima apytiksliai suskirstyti į tris laikotarpius: Pirmąjį laikotarpį buvo parodytas gryno titano ir TI-6Al-4V; Antrasis laikotarpis buvo + lydiniai, vaizduojami Ti-5Al-2.5FE ir TI-6Al-7NB; ir trečiasis laikotarpis buvo sutelktas į titano lydinių, turinčių pagerintą bioperformą ir mažesnį elastinį modulį, vystymąsi. Naujų „Titanium“ lydinių medžiagų taikymas bus dabartinė pagrindinė medicinos prietaisų kūrimo kryptis.
Medicininių titano lydinių tyrimai mano šalyje prasidėjo aštuntajame dešimtmetyje, kai Šiaurės vakarų tyrimų institutas Nenferiškų metalų šiaurės vakarų tyrimų institute sukūrė TI-2,5Al-2.5MO-2,5ZR (TAMZ). Dešimtajame dešimtmetyje vėliau buvo sukurtos TI-6Al-4V, TI-Al-2.5FE ir TI-6Al-7NB medžiagos su nepriklausomomis intelektinės nuosavybės teisėmis. Kinijos mokslų akademija taip pat sukūrė naują „Ttitanium“ lydinį, TI-24NB-4ZR-7.6SN. Dabartinis titano lydinio vystymasis mano šalyje daugiausia dėmesio skiria naujoms proveržiams ir aktyviam titano lydinių pritaikymui.
Titano korozijos savybės
Titanas yra termodinamiškai nestabilus metalas, turintis santykinai neigiamą pasyvavimo potencialą, kurio standartinis elektrodo potencialas yra –1,63 V. Todėl ji lengvai sudaro pasyvią oksido plėvelę atmosferoje ir vandeniniuose tirpaluose, todėl atsiranda puikus atsparumas korozijai.
Titano atsparumas korozijai skirtingose terpėse
Labai svarbu tyrinėti medicininių medžiagų atsparumą korozijai. Viena vertus, kai kurių metalų jonų ar korozijos produktų įsiskverbimas į implantuotas medžiagas į biologinius audinius gali sukelti įvairaus laipsnio fiziologines reakcijas. Kita vertus, kūno skysčių buvimas gali smarkiai skaidyti tam tikrų medžiagų veikimą, dėl kurio greitai pažeidžiami ar net gedimai. Santykinai sudėtinga žmogaus aplinka yra linkusi ištirpti mikroelementus, keičiant oksido sluoksnio stabilumą. Nedidelė trintis gali sugadinti pasyvią plėvelę, susidariusią ant titano paviršiaus, į skirtingą laipsnį. Pavyzdžiui, aplinkoje, kurioje trūko deguonies, oksido sluoksnis tampa mažiau stabilus, o pažeisti oksido sluoksniai negali būti taisyti ar pakeisti, todėl jis tampa jautresnis korozijai. Ši situacija beveik neišvengiama pasikartojančio žmogaus judėjimo ir įrangos naudojimo metu. Plastikinė deformacija keičia medžiagos struktūrinę būseną ir taip daro įtaką jos atsparumui korozijai. Skirtingi plastinės deformacijos laipsniai turi žymiai skirtingą poveikį medžiagos atsparumui korozijai. Plastinės deformacijos metu vidinė streso koncentracija sukuria sąsajų ir grūdų defektus, taip susilpnindamas medžiagos atsparumą korozijai.
Titano korozijos mechanizmas
Titanas yra IVB grupės pereinamasis elementas, turintis palyginti aktyvų cheminį pobūdį ir stiprų afinitetą deguoniui. Bet kurioje deguonies turinčioje terpėje titano paviršiuje lengvai susidaro tanki pasyvi plėvelė. Ši plėvelė yra ypač plona, paprastai matuojanti keletą iki dešimčių nanometrų storio. Titano lydinio pasyvios plėvelės buvimas sumažina paviršiaus plotą, kurį galima aktyviai tirpti, sulėtindama tirpimo greitį ir taip atsispirdamas dėl ištirpinimo padarytos žalos. Be to, pasyvus filmas yra savarankiškas; Pažeista, ji greitai sudaro naują apsauginę plėvelę. Todėl titanas pasižymi puikiu atsparumu korozijai. Titano metalo korozija, implantuojama į gyvą organizmą, gali būti suskirstytas į kategorijas, streso koroziją, įtrūkimų koroziją, galvaninę koroziją ir susidėvėjimą korozija.
Streso korozijos analizė
Streso korozija reiškia reiškinį, kurį metalai įtrūksta, kai tempiamasis stresas ir korozija veikia vienu metu. Bendras procesas yra toks: dėl tempimo įtempio veikimo metalo paviršiuje susidaro apsauginė plėvelė pradeda įtrūkti, sudarydama įtrūkimo šaltinį, skirtą duobėms ar plyšio korozijai, kuri vystosi gylyje. Tuo pačiu metu dėl tempimo įtempio veikimo apsauginė plėvelė gali pakartotinai įtrūkti, sudarydama įtrūkimus statmenai tempimo įtempiui ir netgi sukelti lūžius.
1. Veiksniai, darantys įtaką titano lydinių streso korozijai
SCC (streso korozijos įtrūkimo) atsiradimas titano lydiniuose yra trijų veiksnių veikimo rezultatas: aplinka, stresas ir medžiaga. SCC yra labai selektyvus. Kol keičiasi bet kuris iš trijų aukščiau paminėtų veiksnių, SCC neįvyks.
(1) Aplinka
• Vidutinis: titano lydiniai gali būti naudojami SCC veikiant daugeliui terpių, tokių kaip vandeniniai tirpalai, distiliuotas vanduo, organiniai tirpalai ir karštos druskos. SCC mechanizmas skirtingose laikmenose skiriasi.
• PH vertė: Vis dar yra nemažų skirtumų tarp pH vertės poveikio titano lydinių SCC. Paprastai tariant, didėjant pH vertei, mažėja titano lydinių SCC jautrumas. Kai pH vertė yra 13–14, SCC dažnai gali būti slopinamas. Tačiau stiprią ėsdinančią aplinką, kurios pH vertė yra 2-3, netgi gali būti suformuota vietinio įtrūkimo priekinėje dalyje, kur keičiasi SCC.
• Potencialas: esminė potencialo įtaka SCC laipsniui. Korozijos sistema, sudaryta iš lydinio ir terpės, yra skirtingi, o jos SCC jautrus potencialas yra skirtingas.
• Temperatūra: Temperatūra yra vienas iš svarbių veiksnių, turinčių įtakos SCC generavimui titano lydiniuose. Paprastai tariant, SCC jautrumas didėja didėjant temperatūrai. Tačiau žmogaus kūne implantuotų medžiagų jautrumas temperatūrai yra ribotas.
• Cl jonų koncentracija: kuo didesnė Cl-koncentracija tirpale, tuo didesnis jo SCC jautrumas.
(2) stresas
SCC nelaimingi atsitikimai, atsirandantys dėl liekamojo streso, susidarančio lydinyje, atliekant šaltą, kalimo, suvirinimo, terminio apdorojimo ar surinkimo metu sudaro 40% visų SCC avarijų. Be to, išorinis stresas, susidarantis atliekant darbą, arba išorinio streso, kurį sukelia korozijos produktų tūrio poveikis, taip pat gali sukelti SCC.
Apibendrinant galima pasakyti, kad medicininio titano korozija yra pagrindinis veiksnys, į kurį reikia atsižvelgti, kai jis naudojamas kaip implantų medžiaga. Giliai suprantant titano korozijos mechanizmą ir jo veikimą skirtingose aplinkose, gali būti suteiktas mokslinis pagrindas pasirinkti ir projektuoti medicininės titano lydinio medžiagas, tokiu būdu užtikrinant jo saugumą ir patikimumą praktiniuose pritaikymuose.
Bendrovė gali pasigirti pirmaujančiomis vidaus titano perdirbimo gamybos linijomis, įskaitant:
Vokiečių importuota „Precision Titanium“ vamzdžių gamybos linija (metinė gamybos pajėgumas: 30 000 tonų);
Japonijos ir technologijos titano folijos riedėjimo linija (ploniausia iki 6 μm);
Visiškai automatizuota titano strypo ištisinė ekstruzijos linija;
Intelektuali titano plokštelė ir juostelių apdailos malūnas;
MES sistema įgalina skaitmeninį valdymą ir valdymą visam gamybos procesui, pasiekiant produkto matmenų tikslumą ± 0,01 μm.
El. Paštas
