Phân tích đặc tính ăn mòn của vật liệu titan y tế.

Là một vật liệu chức năng quan trọng, titan y tế được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ, công nghiệp năng lượng, vật tư y tế và các lĩnh vực khác do ưu điểm về mật độ thấp, cường độ riêng cao và khả năng chống ăn mòn tốt.

1. Ăn mòn titan

Titan là kim loại không ổn định về mặt nhiệt động, có khả năng thụ động tương đối âm và thế điện cực tiêu chuẩn là -1,63V. Do đó, dễ dàng hình thành màng oxit có đặc tính thụ động trong khí quyển và dung dịch nước, đồng thời có khả năng chống ăn mòn tốt.

1. Khả năng chống ăn mòn của titan trong các môi trường khác nhau

Điều rất quan trọng là nghiên cứu khả năng chống ăn mòn của vật liệu y tế. Một mặt, một số ion kim loại hoặc sản phẩm ăn mòn của vật liệu cấy ghép xâm nhập vào các mô sinh học, có thể gây ra các phản ứng sinh lý ở các mức độ khác nhau; mặt khác, do sự hiện diện của chất dịch cơ thể, hiệu suất của một số vật liệu có thể bị suy giảm nghiêm trọng, gây hư hỏng nhanh chóng hoặc thậm chí không hợp lệ. Môi trường cơ thể con người tương đối phức tạp, dễ gây ra sự hòa tan các nguyên tố vi lượng và thay đổi tính ổn định của lớp oxit. Ma sát nhẹ có thể gây ra mức độ hư hỏng khác nhau đối với màng thụ động hình thành trên bề mặt titan. Ví dụ, trong môi trường nghèo oxy, độ ổn định của lớp oxit bị suy yếu. Khi bị hư hỏng không thể sửa chữa ngay hoặc hình thành một lớp oxit mới khiến dễ gây ăn mòn. Tình trạng này gần như không thể tránh khỏi khi cơ thể con người chuyển động lặp đi lặp lại và sử dụng thiết bị. Biến dạng dẻo sẽ làm thay đổi trạng thái cấu trúc của vật liệu, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất ăn mòn của vật liệu. Mức độ biến dạng dẻo khác nhau có ảnh hưởng rất khác nhau đến đặc tính ăn mòn của vật liệu. Trong quá trình biến dạng dẻo, sự tập trung ứng suất bên trong gây ra các khuyết tật trên bề mặt và các hạt. Do đó, biến dạng dẻo làm suy yếu khả năng chống ăn mòn của vật liệu.

2. Cơ chế ăn mòn titan

Titan là nguyên tố chuyển tiếp thuộc nhóm IVB. Nó hoạt động hóa học và có ái lực lớn với oxy. Trong bất kỳ môi trường chứa oxy nào, một màng thụ động dày đặc dễ dàng hình thành trên bề mặt titan. Màng thụ động này mỏng và độ dày của nó thường từ vài nanomet đến hàng chục nanomet. Sự tồn tại của màng thụ động hợp kim titan làm giảm diện tích hòa tan hoạt động bề mặt và làm chậm tốc độ hòa tan, do đó chống lại thiệt hại do hòa tan. Ngoài ra, màng thụ động còn có thể tự động sửa chữa và có thể nhanh chóng hình thành màng bảo vệ mới khi bị hư hỏng. Vì vậy, titan có khả năng chống ăn mòn tốt. Các dạng ăn mòn của kim loại titan được cấy vào cơ thể sống có thể được chia thành ăn mòn rỗ, ăn mòn ứng suất, ăn mòn kẽ hở, ăn mòn điện và ăn mòn mài mòn, v.v.