تحليل خصائص التآكل لمواد التيتانيوم الطبية.

باعتباره مادة وظيفية مهمة، يتم استخدام التيتانيوم الطبي على نطاق واسع في الفضاء الجوي وصناعة الطاقة والإمدادات الطبية وغيرها من المجالات بسبب مزاياه المتمثلة في الكثافة المنخفضة والقوة النوعية العالية والمقاومة الجيدة للتآكل.

1. تآكل التيتانيوم

التيتانيوم معدن غير مستقر من الناحية الديناميكية الحرارية مع إمكانية تخميل سلبية نسبيًا، وجهد القطب القياسي هو -1.63 فولت. لذلك، من السهل تشكيل طبقة أكسيد ذات خصائص تخميل في الجو والمحلول المائي، ولها مقاومة جيدة للتآكل.

1. مقاومة التآكل للتيتانيوم في الوسائط المختلفة

من المهم جدًا دراسة مقاومة التآكل للمواد الطبية. فمن ناحية، تخترق بعض الأيونات المعدنية أو منتجات التآكل الناتجة عن المواد المزروعة الأنسجة البيولوجية، مما قد يؤدي إلى تفاعلات فسيولوجية بدرجات متفاوتة؛ ومن ناحية أخرى، وبسبب وجود سوائل الجسم، قد يتدهور أداء بعض المواد بشكل خطير، مما يسبب تلفًا سريعًا أو حتى غير صالح. بيئة جسم الإنسان معقدة نسبيًا، والتي من المرجح أن تسبب انحلال العناصر النزرة وتغيير استقرار طبقة الأكسيد. يمكن أن يسبب الاحتكاك الطفيف درجات متفاوتة من الضرر لفيلم التخميل المتكون على سطح التيتانيوم. على سبيل المثال، في بيئة فقيرة بالأكسجين، يضعف استقرار طبقة الأكسيد. عند تلفها، لا يمكن إصلاحها على الفور أو يتم تشكيل طبقة أكسيد جديدة، مما يجعلها أكثر عرضة للتسبب في التآكل. ولا يمكن تجنب هذا الوضع أثناء الحركات المتكررة لجسم الإنسان واستخدام المعدات. سيؤدي تشوه البلاستيك إلى تغيير الحالة الهيكلية للمادة، مما يؤثر على أداء التآكل للمادة. درجات مختلفة من تشوه البلاستيك لها تأثيرات مختلفة إلى حد كبير على خصائص تآكل المواد. أثناء عملية التشوه اللدن، يؤدي تركيز الإجهاد الداخلي إلى حدوث عيوب في الواجهة والحبيبات. ولذلك، فإن تشوه البلاستيك يضعف مقاومة التآكل للمادة.

2. آلية تآكل التيتانيوم

التيتانيوم هو عنصر انتقالي للمجموعة IVB. وهو نشط كيميائيا وله صلة كبيرة بالأكسجين. في أي وسيلة تحتوي على الأكسجين، يتم تشكيل فيلم التخميل الكثيف بسهولة على سطح التيتانيوم. يكون فيلم التخميل هذا رقيقًا، ويبلغ سمكه عادةً بضعة نانومترات إلى عشرات النانومترات. إن وجود طبقة التخميل من سبائك التيتانيوم يقلل من مساحة الذوبان النشط على السطح ويبطئ معدل الذوبان، وبالتالي مقاومة الأضرار الناجمة عن الذوبان. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا إصلاح طبقة التخميل تلقائيًا ويمكن أن تشكل طبقة واقية جديدة بسرعة عند تلفها. ولذلك، التيتانيوم لديه مقاومة جيدة للتآكل. يمكن تقسيم أشكال تآكل معدن التيتانيوم المزروع في الكائنات الحية إلى تآكل التنقر، وتآكل الإجهاد، وتآكل الشقوق، والتآكل الجلفاني، وتآكل التآكل، وما إلى ذلك.