Analyse der Korrosionseigenschaften medizinischer Titanmaterialien.

Als wichtiges Funktionsmaterial wird medizinisches Titan aufgrund seiner geringen Dichte, hohen spezifischen Festigkeit und guten Korrosionsbeständigkeit häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Energieindustrie, der medizinischen Versorgung und anderen Bereichen eingesetzt.

1. Korrosion von Titan

Titan ist ein thermodynamisch instabiles Metall mit einem relativ negativen Passivierungspotential und das Standardelektrodenpotential beträgt -1,63 V. Daher bildet sich in der Atmosphäre und in wässrigen Lösungen leicht ein Oxidfilm mit passivierenden Eigenschaften und weist eine gute Korrosionsbeständigkeit auf.

1. Korrosionsbeständigkeit von Titan in verschiedenen Medien

Es ist sehr wichtig, die Korrosionsbeständigkeit medizinischer Materialien zu untersuchen. Einerseits dringen einige Metallionen oder Korrosionsprodukte implantierter Materialien in biologische Gewebe ein und können physiologische Reaktionen unterschiedlichen Ausmaßes auslösen; Andererseits kann die Leistung einiger Materialien aufgrund der Anwesenheit von Körperflüssigkeiten erheblich beeinträchtigt werden, was zu schnellen Schäden oder sogar Ungültigkeit führen kann. Die Umgebung des menschlichen Körpers ist relativ komplex, was eher zur Auflösung von Spurenelementen und zur Veränderung der Stabilität der Oxidschicht führt. Leichte Reibung kann den auf der Titanoberfläche gebildeten Passivierungsfilm unterschiedlich stark beschädigen. Beispielsweise wird in einer sauerstoffarmen Umgebung die Stabilität der Oxidschicht geschwächt. Wenn es beschädigt ist, kann es nicht sofort repariert werden oder es bildet sich eine neue Oxidschicht, wodurch die Gefahr von Korrosion steigt. Diese Situation ist insbesondere bei wiederholten Bewegungen des menschlichen Körpers und der Verwendung von Geräten unvermeidbar. Eine plastische Verformung verändert den Strukturzustand des Materials und beeinträchtigt dadurch die Korrosionsleistung des Materials. Unterschiedliche Grade der plastischen Verformung haben sehr unterschiedliche Auswirkungen auf die Korrosionseigenschaften von Werkstoffen. Während des plastischen Verformungsprozesses führt die Konzentration innerer Spannungen zu Defekten in der Grenzfläche und den Körnern. Daher schwächt eine plastische Verformung die Korrosionsbeständigkeit des Materials.

2. Titan-Korrosionsmechanismus

Titan ist ein Übergangselement der Gruppe IVB. Es ist chemisch aktiv und hat eine große Affinität zu Sauerstoff. In jedem sauerstoffhaltigen Medium bildet sich leicht ein dichter Passivierungsfilm auf der Titanoberfläche. Dieser Passivierungsfilm ist dünn und seine Dicke beträgt normalerweise einige Nanometer bis mehrere zehn Nanometer. Das Vorhandensein eines Passivierungsfilms aus einer Titanlegierung verringert den Bereich der oberflächenaktiven Auflösung und verlangsamt die Auflösungsrate, wodurch der durch die Auflösung verursachte Schaden verhindert wird. Darüber hinaus kann der Passivierungsfilm auch automatisch repariert werden und bei Beschädigung schnell einen neuen Schutzfilm bilden. Daher weist Titan eine gute Korrosionsbeständigkeit auf. Die Korrosionsformen von in lebenden Organismen implantiertem Titanmetall können in Lochfraßkorrosion, Spannungskorrosion, Spaltkorrosion, galvanische Korrosion und Verschleißkorrosion usw. unterteilt werden.