Com a material funcional important, el metall de titani, amb els seus avantatges, com ara baixa densitat, alta resistència específica i una excel·lent resistència a la corrosió, s’utilitza àmpliament en aplicacions aeroespacials, energia i mèdica. El desenvolupament d’aliatges de titani i titani mèdic es pot dividir aproximadament en tres períodes: el primer període va ser representat per titani pur i Ti-6al-4V; El segon període va ser + aliatges, representats per Ti-5Al-2.5Fe i Ti-6al-7NB; i el tercer període es va centrar en el desenvolupament d’aliatges de titani de tipus amb un bioperformance millorat i un mòdul elàstic inferior. L’aplicació de nous materials d’aliatge de titani serà la direcció principal del desenvolupament de dispositius mèdics.
La investigació sobre aliatges de titani mèdic al meu país va començar a la dècada de 1970, amb el desenvolupament de TI-2.5Al-2.5mo-2.5ZR (TAMZ) del Northwest Research Institute de metalls no ferrosos. A la dècada de 1990, es van desenvolupar posteriorment els materials Ti-6al-4V, Ti-al-2.5Fe i Ti-6al-7NB, amb drets de propietat intel·lectual independents. L’Acadèmia de Ciències xineses també ha desenvolupat un nou aliatge de titani, TI-24NB-4ZR-7.6SN. El desenvolupament actual d’aliatges de titani al meu país se centra en els nous materials i l’aplicació activa dels aliatges de titani.
Propietats de corrosió de titani
El titani és un metall termodinàmicament inestable amb un potencial de passivació relativament negatiu, amb un potencial d’elèctrodes estàndard de -1.63V. Per tant, forma fàcilment una pel·lícula d’òxid passivador a l’atmosfera i solucions aquoses, donant lloc a una excel·lent resistència a la corrosió.
Resistència a la corrosió de titani en diferents mitjans
Estudiar la resistència a la corrosió dels materials mèdics és crucial. D'una banda, la penetració d'alguns ions metàl·lics o productes de corrosió de materials implantats en teixits biològics pot desencadenar diferents graus de reaccions fisiològiques. D'altra banda, la presència de líquids corporals pot degradar greument el rendiment de certs materials, provocant danys ràpids o fins i tot un fracàs. L’entorn humà relativament complex és propens a la dissolució d’elements de traça, alterant l’estabilitat de la capa d’òxid. Una lleugera fricció pot danyar la pel·lícula passiva formada a la superfície de titani en diferents graus. Per exemple, en un entorn amb deficiència d’oxigen, la capa d’òxid es fa menys estable i les capes d’òxid danyades no es poden reparar ni substituir, fent-la més susceptible a la corrosió. Aquesta situació és gairebé inevitable durant el moviment humà repetitiu i l’ús d’equips. La deformació plàstica altera l’estat estructural del material, afectant així la seva resistència a la corrosió. Diferents graus de deformació plàstica tenen efectes significativament diferents sobre la resistència a la corrosió del material. Durant la deformació plàstica, la concentració de tensió interna crea defectes a les interfícies i dins dels grans, debilitant així la resistència a la corrosió del material.
Mecanisme de corrosió de titani
El titani és un element de transició del grup IVB amb una naturalesa química relativament activa i una forta afinitat per l’oxigen. En qualsevol medi que conté oxigen, una pel·lícula passiva densa es forma fàcilment a la superfície de titani. Aquesta pel·lícula és extremadament fina, normalment mesurant algunes a desenes de nanòmetres de gruix. La presència d’una pel·lícula passiva d’aliatge de titani redueix la superfície disponible per a la dissolució activa, alentint la velocitat de dissolució i resistint així els danys causats per la dissolució. A més, la pel·lícula passiva és autònoma; Quan es fa malbé, forma ràpidament una nova pel·lícula de protecció. Per tant, el titani presenta una excel·lent resistència a la corrosió. La corrosió del metall de titani implantat en un organisme viu es pot classificar com a picot, corrosió d’estrès, corrosió de crevice, corrosió galvànica i corrosió de desgast.
Anàlisi de la corrosió de l'estrès
La corrosió de l’estrès fa referència al fenomen que els metalls s’esquerden quan la tensió a la tensa i la corrosió actuen simultàniament. El procés general és: L’acció de l’estrès a la tracció fa que la pel·lícula protectora formada a la superfície metàl·lica comenci a esquerdar -se, formant una font de fissura per a la corrosió de picot o s’enfonsa, que es desenvolupa en profunditat. Al mateix temps, l’acció de l’estrès a la tracció pot fer que la pel·lícula protectora s’esquerdi repetidament, formant esquerdes perpendiculars a l’estrès a la tracció i fins i tot provocant fractura.
1. Factors que afecten la corrosió d’estrès dels aliatges de titani
L’aparició de SCC (cracking de corrosió d’estrès) en aliatges de titani és el resultat de l’acció combinada de tres factors: entorn, tensió i material. SCC és altament selectiu. Sempre que canviï qualsevol dels tres factors esmentats anteriorment, SCC no es produirà.
(1) entorn
• Mitjà: els aliatges de titani poden patir SCC sota l’acció de molts suports com ara solucions aquoses, aigua destil·lada, solucions orgàniques i sals calentes. El mecanisme SCC és diferent en diferents medis.
• Valor de pH: encara hi ha diferències considerables en l'efecte del valor de pH en el SCC d'aliatges de titani. En general, a mesura que augmenta el valor de pH, la sensibilitat SCC dels aliatges de titani disminueix. Quan el valor de pH és 13-14, sovint es pot inhibir SCC. Tanmateix, es pot formar un entorn corrosiu fort amb un valor de pH de 2-3 a la secció frontal de la fissura local on es produeixen canvis de SCC.
• Potencial: la influència del potencial en el grau de SCC és crucial. El sistema de corrosió compost per l’aliatge i el medi és diferent, i el seu potencial sensible a SCC és diferent.
• Temperatura: la temperatura és un dels factors importants que afecten la generació de SCC en aliatges de titani. En general, la sensibilitat SCC augmenta amb la temperatura creixent. Tanmateix, la sensibilitat a la temperatura dels materials implantats al cos humà és limitada.
• Concentració d’ions cl: com més gran sigui la concentració Cl-en la solució, més gran és la seva sensibilitat SCC.
(2) estrès
Els accidents de SCC causats per l’estrès residual generat en l’aliatge durant el treball en fred, la forja, la soldadura, el tractament tèrmic o el muntatge representen el 40% del total d’accidents SCC. A més, l’estrès extern generat durant el treball o l’estrès extern causat per l’efecte del volum dels productes de corrosió també pot causar l’aparició de SCC.
En resum, el rendiment de la corrosió del titani mèdic és un factor clau que cal tenir en compte quan s’utilitza com a material d’implant. En comprendre profundament el mecanisme de corrosió del titani i el seu rendiment en diferents entorns, es pot proporcionar una base científica per a la selecció i el disseny de materials d’aliatge de titani mèdic, garantint així la seva seguretat i fiabilitat en aplicacions pràctiques.
La companyia compta amb les principals línies de producció de processament de titani domèstic, inclosos:
Línia de producció de tubs de titani de precisió importància alemanya (capacitat de producció anual: 30.000 tones);
Línia de paper de làmina de titani japonès-tecnologia (més fina a 6 μm);
Línia d'extrusió contínua de canya de titani completament automatitzada;
Placa de titani intel·ligent i fàbrica de tira;
El sistema MES permet el control i la gestió digitals de tot el procés de producció, aconseguint una precisió dimensional del producte de ± 0,01 μm.
Correu electrònic
