चिकित्सा टाइटेनियम धातु का संक्षारण प्रदर्शन विश्लेषण

एक महत्वपूर्ण कार्यात्मक सामग्री के रूप में, टाइटेनियम का व्यापक रूप से एयरोस्पेस, ऊर्जा उद्योग, चिकित्सा आपूर्ति और अन्य क्षेत्रों में इसका उपयोग कम घनत्व, उच्च विशिष्ट शक्ति और अच्छे संक्षारण प्रतिरोध . के कारण किया जाता है। मेडिकल टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के विकास को लगभग तीन अवधि में विभाजित किया गया है:
पहली अवधि को शुद्ध टाइटेनियम और ti -6 ai -4 v द्वारा दर्शाया गया है; दूसरी अवधि + टाइप मिश्र धातु है, जिसका प्रतिनिधित्व ti -5 a 1-2.5 fe और ti -6 al -7 nb; और तीसरी अवधि बेहतर जैविक गुणों और कम लोचदार मापांक के साथ -टाइप टाइटेनियम मिश्र धातुओं का विकास है क्योंकि रक्षा की मुख्य लाइन . नए टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री का अनुप्रयोग वर्तमान मुख्यधारा चिकित्सा उपकरण विकास दिशा . होगा।
चीन में मेडिकल टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री पर शोध 1970 के दशक में शुरू हुआ, नॉर्थवेस्ट नॉनफेरस मेटल्स रिसर्च इंस्टीट्यूट ने Ti -2.5 ol -2.5 mo -2.5 Zr (Tamz) विकसित किया, और 1990 के दशक में Ti {{5} {6 {6 {6 { Ti-al -2.5 fe और ti -6 al -7 nb सामग्री . चीनी एकेडमी ऑफ साइंसेज ने भी एक नया टाइटेनियम अलॉय टीआई -24 nb {{13} {14} {14} {14} {14} {14 { मुख्य दिशा के सक्रिय अनुप्रयोग के लिए नई सामग्री और टाइटेनियम मिश्र धातु सामग्री को तोड़ने के लिए .
सबसे पहले, टाइटेनियम का जंग
टाइटेनियम एक थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर धातु है, पास होने की क्षमता अधिक नकारात्मक है, -1.63 v . की मानक इलेक्ट्रोड क्षमता, इसलिए, वातावरण में और जलीय घोल में ऑक्सीडेटिव फिल्म की एक परत बनाना आसान है, जो कि पैस्टी गुणों के साथ ऑक्सीडेटिव फिल्म की एक परत है, बेहतर है।
1, विभिन्न मीडिया में टाइटेनियम का संक्षारण प्रतिरोध
एक तरफ चिकित्सा सामग्री . के संक्षारण प्रतिरोध का अध्ययन करना काफी महत्वपूर्ण है, एक तरफ, कुछ धातु आयनों या प्रत्यारोपित सामग्रियों के संक्षारण उत्पाद जीवित जीवों के ऊतकों में प्रवेश करते हैं, जो शारीरिक प्रतिक्रियाओं के विभिन्न डिग्री को ट्रिगर कर सकते हैं; दूसरी ओर, शरीर के तरल पदार्थों की उपस्थिति के कारण, कुछ सामग्रियों का प्रदर्शन गंभीर रूप से कम हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप तेजी से क्षति या यहां तक ​​कि विफलता . मानव शरीर के अपेक्षाकृत जटिल वातावरण में ट्रेस तत्वों के विघटन को बदलने और टाइटेन की एक प्रकार की गिरावट के रूप में ऑक्साइड लेयर की स्थिरता को बदल सकता है, ऑक्सीजन-गरीब वातावरण, ऑक्साइड परत की स्थिरता कमजोर हो जाती है, क्षतिग्रस्त होने पर या एक नई ऑक्साइड परत के गठन की तुरंत मरम्मत नहीं की जा सकती है, अधिक संभावना के कारण जंग . यह स्थिति मानव शरीर के दोहराया आंदोलन में लगभग अपरिहार्य है और उपकरणों को प्रभावित करता है। सामग्री . प्लास्टिक विरूपण के विभिन्न डिग्री का प्लास्टिक विरूपण की प्रक्रिया में सामग्री के संक्षारक गुणों पर अलग -अलग प्रभाव पड़ता है, इंटरफ़ेस और अनाज दोषों के परिणामस्वरूप आंतरिक तनावों की एकाग्रता के कारण, इसलिए, प्लास्टिक विकृति सामग्री के क्षरण प्रतिरोध को कमजोर करेगी {8} {
2, टाइटेनियम का संक्षारण तंत्र
टाइटेनियम IVB समूह का एक संक्रमण तत्व है, अधिक सक्रिय के रासायनिक गुण, और ऑक्सीजन में किसी भी ऑक्सीजन युक्त माध्यम में एक महान आत्मीयता . है, टाइटेनियम की सतह एक घने पास होने वाली फिल्म उत्पन्न करने के लिए आसान है, पैस्टी फिल्म बहुत पतली है, इसकी मोटाई आमतौर पर नैनोमीटर के लिए कुछ नैनोमीटर है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं के परिणामस्वरूप सतह सक्रिय विघटन के क्षेत्र में कमी और विघटन दर में धीमा हो जाता है, इस प्रकार विघटन . के कारण होने वाले नुकसान का विरोध करते हुए, इसके अलावा, पास होने वाली फिल्म भी आत्म-मरम्मत करने में सक्षम होती है, जब क्षतिग्रस्त हो जाता है, तो एक नई सुरक्षात्मक फिल्म . के रूप में एक परिणाम के रूप में, टाइटनियम में एक परिणाम होता है। जीवित जीवों में प्रत्यारोपित धातु को छिद्र क्षरण, तनाव संक्षारण, दरार संक्षारण, गैल्वेनिक युग्मन जंग में विभाजित किया जा सकता है, और पहनने और आंसू जंग .
2.1 तनाव संक्षारण
तनाव संक्षारण धातु के टूटने की घटना को संदर्भित करता है जब तन्य तनाव और संक्षारण अधिनियम एक साथ {. सामान्य प्रक्रिया है: तन्य तनाव की भूमिका है ताकि धातु की सतह पर उत्पन्न सुरक्षात्मक फिल्म टूटना शुरू हो जाए, एक ही समय के लिए टालना फिल्म टूटना बार -बार, दरार के तन्य तनाव की दिशा में लंबवत का गठन, या यहां तक ​​कि फ्रैक्चर . तक ले जाता है

2.1.1 टाइटेनियम मिश्र धातु के तनाव संक्षारण को प्रभावित करने वाले कारक
टाइटेनियम मिश्र धातु में SCC की घटना तीन कारकों की संयुक्त कार्रवाई का परिणाम है, अर्थात्, पर्यावरण, तनाव और सामग्री . SCC अत्यधिक चयनात्मक है, जब तक कि उपरोक्त तीन कारकों में से किसी को भी बदलना है, SCC . नहीं होगा।
(१) पर्यावरण
(१) मध्यम
टाइटेनियम मिश्र धातु कई जलीय घोल, आसुत जल, कार्बनिक समाधान और गर्म लवण और अन्य मीडिया में SCC . की कार्रवाई के तहत SCC तंत्र में अलग -अलग मीडिया में हो सकता है।
(२) पीएच
टाइटेनियम मिश्र धातुओं के एससीसी पर पीएच का प्रभाव अभी भी काफी विचलन है . सामान्य रूप से, पीएच मान की वृद्धि के साथ, टाइटेनियम मिश्र धातु एससीसी संवेदनशीलता कम हो जाती है, जब 13-14 का पीएच मान अक्सर एससीसी को रोक सकता है, लेकिन स्थानीय दरार सेक्शन में भी एक मजबूत संक्रमण हो सकता है।

(३) क्षमता
SCC की डिग्री पर क्षमता का प्रभाव महत्वपूर्ण है {{{{0}}} क्षरण प्रणाली की मिश्र धातु और मध्यम संरचना अलग है, इसकी SCC संवेदनशील क्षमता अलग है . जैसे कि B - टाइटेनियम मिश्र धातु जलीय घोल में हॉलिडे में, जब {{3} {3} के चक्र में क्षमता है। ओवर-पैसेटिव क्षमता में, दरारें भी उत्पन्न होनी चाहिए; लेकिन नीचे की क्षमता में -1000 mv को Cl- और Br- युक्त जलीय घोल में . में नहीं फटा है, ti8al1mo1v की SCC संवेदनशील क्षमता -500 mv -600 mv है।
(४) तापमान
तापमान टाइटेनियम मिश्र धातुओं के SCC को प्रभावित करने वाले महत्वपूर्ण कारकों में से एक है . आम तौर पर बोलते हुए, तापमान बढ़ता है, SCC संवेदनशीलता {. 300 - 500 में300 - 500 डिग्री गर्म नमक - वायु वातावरण, ti6al3mo2zr0}}} 5sn ally}} 5sn ally}} 5sn ally}} 5sn ally}} 5sn ally}} H2S+CO 2+ के समाधान में Pd या Mo की एक निश्चित मात्रा के साथ Ti6Al4V मिश्र धातुएँ 250 डिग्री . की तुलना में 200 डिग्री पर SCC के प्रति कम संवेदनशील थीं, हालांकि, मानव शरीर में प्रत्यारोपित सामग्रियों की तापमान संवेदनशीलता सीमित है।
(५) सीएल आयन एकाग्रता
समाधान में सीएल सांद्रता जितनी अधिक होगी, इसकी एससीसी संवेदनशीलता उतनी ही अधिक .}
(२) तनाव
SCC दुर्घटनाएँ ठंड के काम के दौरान उत्पन्न अवशिष्ट तनाव, फोर्जिंग, वेल्डिंग, हीट ट्रीटमेंट या टाइटेनियम मिश्र धातुओं के असेंबली के कारण पूरे SCC दुर्घटनाओं के 40% के लिए . इसके अलावा, बाहरी तनावों को काम के दौरान उत्पन्न करते हैं या सभी सोर्स के वॉल्यूम प्रभाव के कारण, { SCC . तनाव स्तर जितना अधिक होगा, SCC के लिए समय कम होगा .
(३) सामग्री
एक ही पर्यावरणीय माध्यम में, यदि रासायनिक संरचना, अलगाव, संगठन, अनाज का आकार, क्रिस्टल दोष, गुण, गर्मी उपचार और सामग्री की सतह की स्थिति अलग -अलग होती है, तो इसके तनाव संक्षारण व्यवहार और डिग्री भी अलग -अलग हैं . पीडी, मो या आरयू के लिए टाइटेनियम के रूप में कम मात्रा में। पीक एजिंग द्वारा इलाज किए गए TI15V3CR3AL3SN मिश्र धातुओं की तुलना में अधिक है . जब Ti6Al4V मिश्र धातु में ऑक्सीजन सामग्री 0 . 13%से कम होती है, तो SCC संवेदनशीलता बहुत कम हो सकती है।
2.1.2 सामान्य समाधान
एक निश्चित माध्यम में टाइटेनियम मिश्र धातुओं की SCC संवेदनशीलता को समाप्त या कम करने के लिए, निम्नलिखित तरीकों का उपयोग किया जा सकता है:
1) अवशिष्ट तनाव का उन्मूलन
इस समय भागों . के निर्माण के बाद उत्पन्न स्थानीय अवशिष्ट तनाव को खत्म करने के लिए पूरे एनीलिंग या स्थानीय एनीलिंग विधि के माध्यम से समाप्त किया जा सकता है
(२) मिश्र धातु
पारंपरिक मिश्र धातुओं के लिए, मिश्र धातु में स्थिति के अनुसार, पीडी, एमओ या आरयू की उचित मात्रा को जोड़ने के लिए इसके एससीसी प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए .
3) सतह उपचार
टाइटेनियम मिश्र धातुओं की सतह की गुणवत्ता में सुधार करके, बायोकंपैटिबिलिटी में सुधार करने और सामग्री के प्रतिरोध को पहनने के लिए, दरार पीढ़ी के समय और गति को कम करने और देरी करने के लिए .
२.२ दरार
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℃of the material in descending order: NiTi>NiTiCu>316L>Ti6al4v≈ti; टीआई; Hanks के समाधान में Ti6ai4v एक बहुत मजबूत दरार संक्षारण प्रतिरोध है .
2.3 पहनें और आंसू जंग
पहनने और आंसू संक्षारण धातु की सतहों का त्वरित संक्षारण होता है, जो कि माध्यम . के संपर्क में धातु के सापेक्ष गति के उच्च वेग के कारण पहनने और आंसू के कारण होता है, जब टाइटेनियम प्रत्यारोपण डाला जाता है, तो ऑपरेटिंग इंस्ट्रूमेंट के साथ एक निश्चित डिग्री की मरम्मत होती है, जो कि ऑक्साइड फिल्म को नष्ट कर देती है, जो कि ऑक्साइड फिल्म को नष्ट कर देती है। विफल .
बायोमेडिकल सामग्री आधुनिक नैदानिक ​​चिकित्सा के तेजी से विकास के लिए एक महत्वपूर्ण भौतिक आधार है, 21 वीं सदी में सामग्री अनुसंधान का मुख्य विषय है . टाइटेनियम के रूप में एक नए प्रकार के संक्षारण-प्रतिरोधी सामग्रियों ने बहुत प्रगति की है, इसकी बेहतर बायोकंपैटिबिलिटी और संक्षारण प्रतिरोध के कारण, बायोमेडिसिन के क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है {{3} {

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