Como material funcional importante, o metal de titânio, com suas vantagens como baixa densidade, alta resistência específica e excelente resistência à corrosão, é amplamente utilizada em aplicações aeroespaciais, energia e médica. O desenvolvimento de ligas médicas de titânio e titânio pode ser dividido aproximadamente em três períodos: o primeiro período foi representado por titânio puro e Ti-6al-4V; O segundo período foi + ligas, representadas por Ti-5al-2.5fe e Ti-6al-7NB; e o terceiro período focou no desenvolvimento de ligas de titânio do tipo com melhorforma de bioperma e menor módulo de elástico. A aplicação de novos materiais de liga de titânio será a atual direção principal do desenvolvimento de dispositivos médicos.
A pesquisa sobre ligas médicas de titânio em meu país começou na década de 1970, com o desenvolvimento de Ti -.5al-2.5mo-2.5ZR (TAMZ) pelo Instituto de Pesquisa Noroeste de metais não ferrosos. Nos anos 90, os materiais Ti-6Al-4V, Ti-Al-2.5Fe e Ti-6Al-7NB, com direitos de propriedade intelectual independentes, foram posteriormente desenvolvidos. A Academia Chinesa de Ciências também desenvolveu uma nova liga de titânio, TI-24NB-4ZR-7.6SN. O desenvolvimento atual da liga de titânio em meu país se concentra em novos materiais e na aplicação ativa de ligas de titânio.
Propriedades de corrosão de titânio
O titânio é um metal termodinamicamente instável com um potencial de passivação relativamente negativo, com um potencial de eletrodo padrão de -1,63V. Portanto, forma prontamente um filme de óxido passivador na atmosfera e soluções aquosas, resultando em excelente resistência à corrosão.
Resistência à corrosão de titânio em diferentes mídias
Estudar a resistência à corrosão dos materiais médicos é crucial. Por um lado, a penetração de alguns íons metálicos ou produtos de corrosão de materiais implantados em tecidos biológicos pode desencadear graus variados de reações fisiológicas. Por outro lado, a presença de fluidos corporais pode degradar gravemente o desempenho de certos materiais, levando a danos rápidos ou até falhas. O ambiente humano relativamente complexo é propenso à dissolução de elementos de traço, alterando a estabilidade da camada de óxido. O atrito leve pode danificar o filme passivo formado na superfície do titânio em graus variados. Por exemplo, em um ambiente deficiente em oxigênio, a camada de óxido se torna menos estável e as camadas de óxido danificadas não podem ser reparadas ou substituídas, tornando-a mais suscetível à corrosão. Essa situação é quase inevitável durante o movimento humano repetitivo e o uso de equipamentos. A deformação plástica altera o estado estrutural do material, afetando assim sua resistência à corrosão. Diferentes graus de deformação plástica têm efeitos significativamente diferentes na resistência à corrosão do material. Durante a deformação plástica, a concentração de tensão interna cria defeitos nas interfaces e dentro dos grãos, enfraquecendo assim a resistência à corrosão do material.
Mecanismo de corrosão de titânio
O titânio é um elemento de transição do Grupo IVB com uma natureza química relativamente ativa e uma forte afinidade pelo oxigênio. Em qualquer meio contendo oxigênio, um filme passivo denso se forma prontamente na superfície do titânio. Este filme é extremamente fino, normalmente medindo alguns a dezenas de nanômetros de espessura. A presença de um filme passivo da liga de titânio reduz a área da superfície disponível para dissolução ativa, diminuindo a taxa de dissolução e resistindo assim à danos causados pela dissolução. Além disso, o filme passivo é auto-reparado; Quando danificado, ele rapidamente forma um novo filme de proteção. Portanto, o titânio exibe excelente resistência à corrosão. A corrosão do metal de titânio implantada em um organismo vivo pode ser categorizada como corrosão por estresse, corrosão de fendas, corrosão galvânica e corrosão do desgaste.
Análise de corrosão por estresse
A corrosão do estresse refere -se ao fenômeno que os metais racham quando o estresse e a corrosão da tração agem simultaneamente. O processo geral é: a ação da tensão de tração faz com que o filme protetor formado na superfície do metal comece a rachar, formando uma fonte de rachadura para corrosão ou fenda, que se desenvolve em profundidade. Ao mesmo tempo, a ação do estresse de tração pode fazer com que o filme protetor rache repetidamente, formando rachaduras perpendiculares ao estresse de tração e até levando à fratura.
1. Fatores que afetam a corrosão do estresse das ligas de titânio
A ocorrência de CEC (rachadura de corrosão por estresse) nas ligas de titânio é o resultado da ação combinada de três fatores: ambiente, estresse e material. O SCC é altamente seletivo. Enquanto qualquer um dos três fatores mencionados acima for alterado, o SCC não ocorrerá.
(1) Ambiente
• Médio: as ligas de titânio podem sofrer CEC sob a ação de muitas mídias, como soluções aquosas, água destilada, soluções orgânicas e sais quentes. O mecanismo do SCC é diferente em diferentes meios.
• Valor do pH: ainda existem diferenças consideráveis no efeito do valor do pH no CEC das ligas de titânio. De um modo geral, à medida que o valor do pH aumenta, a sensibilidade do SCC das ligas de titânio diminui. Quando o valor do pH é 13-14, o SCC pode ser inibido. No entanto, um forte ambiente corrosivo com um valor de pH 2-3 pode até ser formado na seção frontal da rachadura local, onde ocorrem mudanças no CEC.
• Potencial: a influência do potencial no grau de CEC é crucial. O sistema de corrosão composto pela liga e pelo meio é diferente, e seu potencial sensível ao SCC é diferente.
• Temperatura: a temperatura é um dos fatores importantes que afetam a geração de SCC em ligas de titânio. De um modo geral, a sensibilidade do SCC aumenta com o aumento da temperatura. No entanto, a sensibilidade à temperatura dos materiais implantados no corpo humano é limitada.
• Concentração do íon: quanto maior a concentração de Cl na solução, maior a sensibilidade da sua CEC.
(2) estresse
Os acidentes de CEC causados pelo estresse residual gerado na liga durante o trabalho frio, forjamento, soldagem, tratamento térmico ou montagem representam 40% do total de acidentes de CEC. Além disso, o estresse externo gerado durante o trabalho ou o estresse externo causado pelo efeito de volume dos produtos de corrosão também pode causar a ocorrência de CEC.
Em resumo, o desempenho da corrosão do titânio médico é um fator -chave que deve ser considerado quando usado como um material de implante. Ao entender profundamente o mecanismo de corrosão do titânio e seu desempenho em diferentes ambientes, uma base científica pode ser fornecida para a seleção e design de materiais de liga médica de titânio, garantindo assim sua segurança e confiabilidade em aplicações práticas.
A empresa possui líderes de produção de processamento doméstico de titânio doméstico, incluindo:
Linha de produção de tubo de titânio de titânio, de forma alemã (capacidade de produção anual: 30.000 toneladas);
Linha de rolamento de papel alumínio de tocnologia japonesa (mais fina a 6μm);
Linha de extrusão contínua de haste de titânio totalmente automatizada;
Placa de titânio inteligente e moinho de acabamento de tira;
O sistema MES permite o controle digital e o gerenciamento de todo o processo de produção, atingindo a precisão dimensional do produto de ± 0,01μm.
