การวิเคราะห์คุณสมบัติการกัดกร่อนของวัสดุไทเทเนียมทางการแพทย์

เนื่องจากไทเทเนียมทางการแพทย์เป็นวัสดุที่มีประโยชน์ใช้สอยจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการบินและอวกาศ อุตสาหกรรมพลังงาน เวชภัณฑ์ และสาขาอื่นๆ เนื่องจากมีข้อดีคือมีความหนาแน่นต่ำ มีความแข็งแรงจำเพาะสูง และทนต่อการกัดกร่อนได้ดี

1. การกัดกร่อนของไทเทเนียม

ไทเทเนียมเป็นโลหะที่ไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์ซึ่งมีศักยภาพในการสร้างฟิล์มเป็นลบ และศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานคือ -1.63V ดังนั้นจึงเป็นเรื่องง่ายที่จะสร้างฟิล์มออกไซด์ที่มีคุณสมบัติต้านทานการกัดกร่อนในบรรยากาศและสารละลายที่เป็นน้ำ และมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี

1. ความต้านทานการกัดกร่อนของไทเทเนียมในตัวกลางต่างๆ

การศึกษาความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุทางการแพทย์เป็นสิ่งสำคัญมาก ในด้านหนึ่ง ไอออนของโลหะหรือผลิตภัณฑ์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนของวัสดุที่ปลูกฝังจะแทรกซึมเข้าไปในเนื้อเยื่อชีวภาพ ซึ่งสามารถกระตุ้นปฏิกิริยาทางสรีรวิทยาในระดับที่แตกต่างกันได้ ในทางกลับกัน เนื่องจากมีของเหลวในร่างกาย ประสิทธิภาพของวัสดุบางชนิดอาจลดลงอย่างมาก ทำให้เกิดความเสียหายอย่างรวดเร็วหรือแม้กระทั่งไม่ถูกต้อง สภาพแวดล้อมของร่างกายมนุษย์ค่อนข้างซับซ้อน ซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการละลายของธาตุและเปลี่ยนความเสถียรของชั้นออกไซด์ การเสียดสีเล็กน้อยอาจทำให้เกิดความเสียหายกับฟิล์มฟิล์มที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวไทเทเนียมได้หลายระดับ ตัวอย่างเช่น ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีออกซิเจน ความเสถียรของชั้นออกไซด์จะลดลง เมื่อชำรุดจะไม่สามารถซ่อมแซมได้ทันทีหรือมีชั้นออกไซด์ใหม่เกิดขึ้น ทำให้เกิดการกัดกร่อนได้มากขึ้น สถานการณ์นี้เป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในระหว่างที่มีการเคลื่อนไหวซ้ำๆ ของร่างกายมนุษย์และการใช้อุปกรณ์ การเปลี่ยนรูปพลาสติกจะเปลี่ยนสถานะโครงสร้างของวัสดุ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพการกัดกร่อนของวัสดุ การเสียรูปของพลาสติกในระดับต่างๆ มีผลกระทบที่แตกต่างกันอย่างมากต่อคุณสมบัติการกัดกร่อนของวัสดุ ในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนรูปพลาสติก ความเข้มข้นของความเค้นภายในทำให้เกิดข้อบกพร่องในส่วนต่อประสานและเมล็ดข้าว ดังนั้นการเปลี่ยนรูปพลาสติกทำให้ความต้านทานการกัดกร่อนของวัสดุอ่อนลง

2. กลไกการกัดกร่อนของไทเทเนียม

ไทเทเนียมเป็นองค์ประกอบการเปลี่ยนแปลงของกลุ่ม IVB มีฤทธิ์ทางเคมีและมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนได้ดี ในสื่อที่ประกอบด้วยออกซิเจน ฟิล์มฟิล์มทึบแสงจะเกิดขึ้นได้ง่ายบนพื้นผิวของไทเทเนียม ฟิล์มทู่นี้บาง และมักจะมีความหนาไม่กี่นาโนเมตรถึงหลายสิบนาโนเมตร การมีอยู่ของฟิล์มทู่โลหะผสมไททาเนียมช่วยลดพื้นที่การละลายของพื้นผิวและลดอัตราการละลายลง จึงต้านทานความเสียหายที่เกิดจากการละลาย นอกจากนี้ฟิล์มทู่ยังสามารถซ่อมแซมได้โดยอัตโนมัติและสามารถสร้างฟิล์มป้องกันใหม่ได้อย่างรวดเร็วเมื่อได้รับความเสียหาย ดังนั้นไทเทเนียมจึงมีความต้านทานการกัดกร่อนได้ดี รูปแบบการกัดกร่อนของโลหะไทเทเนียมที่ฝังอยู่ในสิ่งมีชีวิตสามารถแบ่งออกเป็นการกัดกร่อนแบบรูพรุน การกัดกร่อนจากความเค้น การกัดกร่อนตามรอยแยก การกัดกร่อนแบบกัลวานิก และการกัดกร่อนจากการสึกหรอ ฯลฯ