Como material funcional importante, o titânio é amplamente utilizado em aeroespacial, indústria de energia, suprimentos médicos e outros campos devido à sua baixa densidade, alta resistência específica e boa resistência à corrosão. O desenvolvimento de ligas médicas de titânio e titânio é dividido em três períodos:
O primeiro período é representado por titânio puro e ti -6 ai -4 v; O segundo período é + ligas do tipo, representadas por ti -5 a 1-2. 5fe e ti -6 al -7 nb; E o terceiro período é o desenvolvimento de ligas de titânio do tipo com melhores propriedades biológicas e menor módulo elástico como a principal linha de defesa. A aplicação de novos materiais de liga de titânio será a atual direção de desenvolvimento de dispositivos médicos.
A pesquisa sobre materiais de liga médica de titânio na China começou na década de 1970, o Instituto de Pesquisa de Metais Noroeste não ferrosos desenvolveu Ti -2. 5al -2. 5mo -2. 5zr (tamz) e nos 1990s desenvolveram -se com propriedades Integral} {} {{{{{ Ti-al -2. 5fe e ti -6 al -7 Materiais NB. A Academia Chinesa de Ciências também desenvolveu uma nova liga de titânio Ti -24 nb -4 zr -7. 6sn. O desenvolvimento atual do desenvolvimento de ligas de titânio da China para promover novos materiais e materiais de liga de titânio para a aplicação ativa da direção principal.
Primeiro, a corrosão do titânio
O titânio é um metal termodinamicamente instável, o potencial de passivação é mais negativo, o potencial de eletrodo padrão de -1. 63 V. Portanto, na atmosfera e solução aquosa é fácil de formar uma camada de filme oxidativo com propriedades de passivação, a resistência à corrosão é melhor.
1, a resistência à corrosão do titânio em diferentes mídias
É muito importante estudar a resistência à corrosão dos materiais médicos. Por um lado, alguns dos íons metálicos ou produtos de corrosão dos materiais implantados penetram nos tecidos dos organismos vivos, que podem desencadear diferentes graus de reações fisiológicas; Por outro lado, devido à presença de fluidos corporais, o desempenho de certos materiais pode ser severamente reduzido, resultando em danos rápidos ou até na falha. O ambiente relativamente complexo do corpo humano tem maior probabilidade de causar a dissolução dos elementos de traços e alterar a estabilidade da camada de óxido. O atrito leve pode fazer com que a formação do filme de passivação da superfície do titânio sofra graus variados de dano, como no ambiente pobre em oxigênio, a estabilidade da camada de óxido é enfraquecida, não pode ser imediatamente reparada quando danificada ou a formação de uma nova camada de óxido, mais provável que causasse corrosão. Essa situação é quase inevitável no movimento repetido do corpo humano e no uso de instrumentos. A deformação plástica altera a organização do material, que por sua vez afeta as propriedades de corrosão do material. Diferentes graus de deformação plástica têm efeitos diferentes nas propriedades corrosivas dos materiais. No processo de deformação plástica, devido à concentração de tensões internas, resultando em defeitos de interface e grão, portanto, a deformação plástica enfraquecerá a resistência à corrosão do material.
2, o mecanismo de corrosão do titânio
O titânio é um elemento de transição do grupo IVB, as propriedades químicas do mais ativo e o oxigênio tem uma grande afinidade. Em qualquer meio contendo oxigênio, a superfície do titânio é fácil de gerar um filme densidade de passivação, o filme de passivação é extremamente fino, sua espessura geralmente é alguns nanômetros para dezenas de nanômetros. A presença de um filme de passivação nas ligas de titânio resulta em uma redução na área de dissolução ativa da superfície e na desaceleração da taxa de dissolução, resistindo assim aos danos causados pela dissolução. Além disso, o filme de passivação também é capaz de reparar, quando danificado, pode formar rapidamente um novo filme de proteção. Como resultado, o titânio tem boa resistência à corrosão. A forma de corrosão do metal de titânio implantada em organismos vivos pode ser dividida em corrosão dos poros, corrosão do estresse, corrosão de fendas, corrosão do acoplamento galvânico e corrosão do desgaste e lacrimogêneo.
2.1 Corrosão por estresse
A corrosão do estresse refere -se ao fenômeno da ruptura do metal quando o estresse e a corrosão da tração agem simultaneamente. O processo geral é: o papel da tensão de tração, de modo que o filme protetor gerado na superfície do metal começou a se romper, a formação de corrosão ou correr corrosão da fonte de trincas, para o desenvolvimento longitudinal, ao mesmo tempo, o estresse da tração no estresse da tona, que o estresse da tona, que se estressa, o estresse da fúria.
2.1.1 Fatores que afetam a corrosão do estresse da liga de titânio
A ocorrência de SCC na liga de titânio é o resultado da ação conjunta de três fatores, a saber, meio ambiente, estresse e material. O SCC é altamente seletivo, desde que altere qualquer um dos três fatores acima, o SCC não ocorrerá.
(1) Ambiente
(1) Médio
A liga de titânio pode estar em muitas soluções aquosas, água destilada, soluções orgânicas e sais quentes e outras mídias sob a ação do SCC. Em diferentes mídias no mecanismo do SCC, não é o mesmo.
(2) pH
O efeito do pH no SCC das ligas de titânio ainda é bastante divergente. Em geral, com o aumento do valor do pH, a sensibilidade da liga de titânio diminui, quando o valor do pH de 13-14, muitas vezes pode inibir o CEC, mas no SCC alterações na seção frontal local podem até formar um forte ambiente corrosivo do valor de pH de 2-3}.
(3) potencial
O efeito do potencial no grau de CEC é crítico. A liga e a composição média do sistema de corrosão são diferentes, seu potencial sensível ao SCC é diferente. Como a liga de titânio B em solução aquosa contendo halogenetos, quando o potencial nas proximidades de -600 mV, SCC agravou; No potencial excessivo de passivação, as rachaduras também devem ser produzidas; mas no potencial abaixo -1000 MV não está rachado. Na solução aquosa contendo Cl- e Br-, o potencial sensível ao SCC de Ti8AL1MO1V é -500 mv {{1 0}} mv, enquanto na solução aquosa que contém i-, acima de 0mv é a área de potencial sensível.
(4) temperatura
A temperatura é um dos fatores importantes que afetam o CEC das ligas de titânio. De um modo geral, a temperatura aumenta, a sensibilidade do SCC aumenta. Em {{0}} grau Salt quente - ambiente de ar, TI6AL3MO2ZR0.5SN Corrosão por estresse da liga a 450 graus ou mais sensível ao SCC. As ligas Ti6al4V com uma certa quantidade de Pd ou MO em uma solução de H2S+Co 2+ NaCl+s foram menos sensíveis ao CCC em 200 graus do que em 250 graus. No entanto, a sensibilidade à temperatura dos materiais implantados no corpo humano é limitada.
(5) concentração de íons cl.
Quanto maior a concentração de Cl na solução, maior a sensibilidade do seu SCC.
(2) estresse
Os acidentes de CEC causados por tensões residuais geradas durante o trabalho de frio, forjamento, soldagem, tratamento térmico ou montagem de ligas de titânio representam 40% de todos os acidentes de CEC. Além disso, tensões externas geradas durante o trabalho ou devido ao efeito de volume de produtos de corrosão ou tensões desiguais devido ao efeito de volume dos produtos de corrosão etc., são todas fontes de tensões que geram CEC. Quanto maior o nível de estresse, menor o tempo para o SCC ocorrer.
(3) Material
No mesmo meio ambiental, se a composição química, segregação, organização, tamanho de grão, defeitos de cristal, propriedades, tratamento térmico e condição de superfície do material são diferentes, seu comportamento e grau de corrosão por tensão também são diferentes. A adição de pequenas quantidades de DP, MO ou Ru às ligas de titânio pode reduzir sua suscetibilidade à corrosão por estresse. A sensibilidade do SCC das ligas Ti6al4V e Ti15V3Cr3al3SN tratadas pelo envelhecimento de pico é maior que a do estado recozido. Quando o teor de oxigênio na liga Ti6al4V é menor que 0. 13%, a sensibilidade do SCC pode ser bastante reduzida.
2.1.2 Soluções comuns
Para eliminar ou reduzir a sensibilidade do SCC das ligas de titânio em um determinado meio, os seguintes métodos podem ser usados:
1) Eliminação do estresse residual
pode ser eliminado por todo o método de recozimento ou recozimento local para eliminar o estresse residual local gerado após a fabricação de peças. Nesse momento, deve considerar o impacto negativo do tratamento térmico na força, plasticidade ou tenacidade do material.
(2) liga
Para ligas tradicionais, de acordo com a situação da liga para adicionar a quantidade apropriada de DP, MO ou RU para melhorar sua resistência ao CEC.
3) Tratamento da superfície
Ao melhorar a qualidade da superfície das ligas de titânio, para melhorar a biocompatibilidade e a resistência ao desgaste do material, para reduzir e atrasar o tempo e a velocidade da geração de trincas.
2.2 Corrosão de fendas
When the medium is in the gap formed between the metal part and metal or non-metal, it can make the metal in the gap to accelerate corrosion, called crevice corrosion. Crevice corrosion is a local corrosion. When titanium and titanium alloy crevice, due to the lack of oxidising substances within the crevice, making it anode and corrosion occurs, destroying the passivation film. Generally, crevice corrosion undergoes three stages: ① consumption of oxygen within the crevice; ② formation of macro-cells, the pH drops; ③ activation and dissolution of the passivation film until it is completely destroyed. It is found that in 37 ℃ Hanks' solution, the crevice corrosion degree of the material in descending order: NiTi>NiTiCu>316L>Ti6al4Vlet; Ti; Ti6ai4v na solução dos Hanks tem uma resistência à corrosão de fendas muito forte.
2.3 Corrosão de desgaste
A corrosão do desgaste é a corrosão acelerada das superfícies metálicas devido ao desgaste causado pela alta velocidade do movimento relativo do metal em contato com o meio. Quando os implantes de titânio são inseridos, um certo grau de abrasão ocorre com o instrumento operacional, que destrói o filme de óxido presente na superfície. Se este filme de óxido não for reparado a tempo, o metal do implante corroerá ainda mais ou até falhará.
Os materiais biomédicos são uma base material importante para o rápido desenvolvimento da medicina clínica moderna, é o principal tópico da pesquisa de materiais no século XXI. O titânio como um novo tipo de materiais resistentes à corrosão fez um grande progresso, devido à sua melhor biocompatibilidade e resistência à corrosão, no campo da biomedicina é amplamente utilizado.
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