의료용 티타늄 재료의 부식 특성 분석.

중요한 기능성 재료인 의료용 티타늄은 저밀도, 높은 비강도 및 우수한 내식성이라는 장점으로 인해 항공 우주, 에너지 산업, 의료 용품 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다.

1. 티타늄의 부식

티타늄은 상대적으로 음의 부동태 전위를 갖는 열역학적으로 불안정한 금속이며, 표준 전극 전위는 -1.63V입니다. 따라서 대기 및 수용액 중에서 부동태화 특성을 지닌 산화막을 형성하기 쉽고 내식성이 우수합니다.

1. 다양한 매체에서 티타늄의 내식성

의료용 재료의 내식성을 연구하는 것은 매우 중요합니다. 한편, 이식된 물질의 일부 ​​금속 이온이나 부식 생성물은 생물학적 조직에 침투하여 다양한 정도의 생리적 반응을 유발할 수 있습니다. 반면에 체액의 존재로 인해 일부 재료의 성능이 심각하게 저하되어 급속한 손상이 발생하거나 심지어 무효화될 수도 있습니다. 인체 환경은 상대적으로 복잡하여 미량 원소의 용해를 일으키고 산화물 층의 안정성을 변화시킬 가능성이 더 높습니다. 약간의 마찰로 인해 티타늄 표면에 형성된 보호막이 다양한 수준으로 손상될 수 있습니다. 예를 들어, 산소가 부족한 환경에서는 산화물 층의 안정성이 약화됩니다. 손상되면 즉시 수리가 불가능하거나 새로운 산화막이 형성되어 부식이 발생할 가능성이 높아집니다. 이러한 상황은 인체의 반복적인 움직임과 장비 사용 중에 더욱 피할 수 없습니다. 소성 변형은 재료의 구조적 상태를 변화시켜 재료의 부식 성능에 영향을 미칩니다. 다양한 소성 변형 정도는 재료의 부식 특성에 크게 다른 영향을 미칩니다. 소성 변형 과정에서 내부 응력이 집중되면 계면과 결정립에 결함이 발생합니다. 따라서 소성 변형은 재료의 내식성을 약화시킵니다.

2. 티타늄 부식 메커니즘

티타늄은 IVB족의 전이원소입니다. 화학적으로 활성을 가지며 산소와 친화력이 좋습니다. 모든 산소 함유 매체에서 티타늄 표면에 치밀한 부동태막이 쉽게 형성됩니다. 이 보호막은 얇고 그 두께는 보통 수 나노미터에서 수십 나노미터이다. 티타늄 합금 부동태막이 존재하면 표면 활성 용해 면적이 줄어들고 용해 속도가 느려지므로 용해로 인한 손상을 방지할 수 있습니다. 또한, 패시베이션막도 자동으로 복구가 가능해 손상 시 신속하게 새로운 보호막을 형성할 수 있다. 따라서 티타늄은 내식성이 우수합니다. 생체에 이식된 티타늄 금속의 부식 형태는 공식(pitting) 부식, 응력 부식, 틈새 부식, 갈바닉 부식, 마모 부식 등으로 나눌 수 있습니다.