Закономерности влияния объемной и поверхностной структуры на электрохимическую коррозию имплантатов из сплавов на основе титана и никелида титана

• Автор: Чернышова, Юлия Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 234 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава I. Состояние вопроса

1.1. Общие требования к биоматериалам для изготовления медицинских имплантатов

1.2. Общие положения но электрохимической коррозии.

1.3.Применение сплавов на основе титана и никслида титана для изготовления медицинских имплантатов.
1.3.1. Характеристики материалов на основе титана и никслида титана для имплантатов.
1.3.2. Коррозионная стойкость и биологическая совместимость сплавов на основе титана с тканями организма.
1.3.3. Коррозионная стойкость и биологическая совместимость сплавов на основе никслида титана с тканями организма
1.3.4. Сравнительная оценка коррозионной стойкости и биосовместимости различных материалов, применяемых для медицинских имплантатов

1.4. Заключение по литературному обзору и постановка задач

исследований
Глава II. Объекты и методы исследования
2.1 Объекты исследования.
2.2 Методы исследования
лава III. Исследование влияния объемной и поверхностной структуры на
коррозионную стойкость сплавов на основе титана при
электрохимической коррозии
3.1. Исследование влияния микрогеометрии шероховатости
поверхности на коррозионную стойкость сплавов на основе титана
3.1.1. Исследование влияния микрогеометрии шероховатости поверхности и времени выдержки в атмосферных условиях на формирование оксидной пленки
3.1.2. Исследование влияния микрогеометрии шероховатости поверхности на коррозионную стойкость титановых сплавов
3.2. Исследование влияния химического и фазового состава и объемной структуры на коррозионные свойства а и ар титановых сплавов
3.2.1. Исследование влияния химического и фазового состава сплавов на коррозионную стойкость.
3.2.2. Исследование влияния дисперсности структуры на коррозионные свойства титановых сплавов.
3.3. Исследование влияния поверхностной структуры, сформировавшейся при ионновакуумном азотировании, на коррозионные свойства титановых сплавов.
3.3.1. Влияние параметров ионновакуумного азотирования на коррозионные свойства титановых сплавов
3.3.2. Влияние предварительной подготовки поверхности на коррозионные свойства титановых сплавов после иоиновакуумного азотирования
3.3.3. Влияние дисперсности структуры на формирование поверхностной структуры и коррозионные свойства
титановых сплавов
3.4 Выводы по главе III
Глава IV. Исследование влияния объемной и поверхностной структуры на
коррозионную стойкость сплавов на основе никслида титана при
электрохимической коррозии
4.1. Исследование влияния микрогеометрии шероховатости
поверхности на коррозионную стойкость сплава Т1 ат. .
4.1.1. Исследование влияния микрогеометрии шероховатости поверхности и времени выдержки в атмосферных условиях
на образование оксидов на образцах из никелида титана
4.1.2. Исследование влияния микрогсомстрии шероховатости поверхности на коррозионную стойкость сплавов на основе никелида титана.
4.2. Исследование влияния фазового состава и объемной структуры на
коррозионную стойкость сплавов на основе никслида тит ана
4.2.1. Исследование влияния содержания i на фазовый состав и структуру, коррозионные свойства сплавов в состоянии поставки.
4.2.2. Исследование влияния режимов вакуумного отжига на фазовый состав, объемную структуру и коррозионные
свойст ва сплавов на основе никелида титана
4.2.3. Исследование влияния старения на фазовый состав и объемную структуру и коррозионные свойства сплавов на основе никелида титана.
4.3 Выводы но главе IV
Глава V. Управление коррозионными свойствами медицинских материалов на основе титана и никслида титана путем оптимизации объемной и поверхностной структу ры
5.1. Сравнительные исследования коррозионных свойств металлических биоматериалов для медицинских имплантатов
5.2. Оптимизация объемной и поверхностной структуры пористых имплантатов для повышения коррозионной стойкости
5.3. Повышение коррозионной стойкости имплантатов из титановых сплавов, работающих в условиях трения, методами ионноплазменного азотирования
5.4. Повышение коррозионной стойкости имплантатов из никелида титана, работающих в условиях статического деформирования
5.5 Выводы по главе V.
Основные выводы.
Список литературы


Электрохимический ряд напряжений справедлив только для чистых неокисленных металлических поверхностей. В реальных условиях поверхность многих металлов покрыта окисной пленкой, которая сильно изменяет их электродный потенциал, так как представляет собой барьер для свободного движения ионов между мегаллом и раствором 6, 7, . Например, равновесный потенциал для реакции растворения титана с образованием двухвалентных гидратированных ионов составляет 1, В, т. Тем не менее титан значительно устойчивее железа или цинка, что объясняется его большой склонностью к пассивации, т. На практике все мегаллы эксплуатируются в сугубо нестандартных условиях, и в растворах электролитов помимо ионов самого металла присутствуют ионы, атомы или молекулы различных химических элементов, которые также участвуют в процессе обмена зарядами на границе металлраствор. Кроме того,
многие электрохимические реакции протекают с кинетическим торможением. Ряд металлов самопассивируется во влажной атмосфере и нейтральных растворах электролитов, а иногда даже в кислых и щелочных средах. Поэтому реакция ионизации и восстановления металла не достигает равновесного состояния. В большинстве случаев анодный процесс начинает осуществляться преимущественно за счет окисления ионизации металла, а катодный за счет восстановления молекул кислорода , ионов водорода Н, молекул воды или других окислителей, имеющихся в растворе 9, . Ме тН Меп тИ пе анодная реакция 1. НгО Н или 2Н 2е Н2 катодная реакция 1. Н 2с Н2 1. Н Н 1. В этих условиях на поверхности металла устанавливающийся необратимый электродный потенциал. При протекании электрохимических процессов происходит перенос электрических зарядов через границу металлраствор. В связи с этим скорости растворения металла и восстановления окислителя удобно выражать в единицах силы тока или плотности тока . С течением времени суммарные скорости анодных и катодных процессов, протекающих на поверхности металла становятся равны, и необратимый потенциал металла приобретает стационарное значение Ест. Иногда этот потенциал называют потенциалом коррозии металла Екор 9, . Величина стационарных электродных потенциалов металлов определяется как внутренними, связанными с металлом, так и внешними факторами. К внутренним факторам относятся 7, 9 природа металла, его структура и состояние
поверхности, присутствие на поверхности металла защитных оксидных пленок и адсорбированных веществ например, газов, механические деформации и напряжения в металле и др. К внешним факторам можно отнести природу и концентрацию различных ионов в растворе, растворенных газов, а также температуру, подвижность раствора и др. Стационарный потенциал металла во многих случаях является достаточно важной электрохимической характеристикой, так как именно он характеризует поведение металла в контакте с коррозионной средой в течение длительного времени . На ряду со стационарным потенциалом большой интерес представляет также начальное изменение потенциала во времени до установления равновесия рис. Кривая 1 характеризует поведение металла, у которого нарушена оксидная плепка вскоре после погружения раствор, в результате чего возникает общая коррозия. Кривая 2 поведение металла с оксидной пленкой, часть которой может утолщаться со временем, а другая повреждается, затем залечивается и снова повреждается, что в итоге приводит к питгинговой коррозии. При этом потенциал металла то возрастает, то уменьшается, то есть происходит его колебание. Кривая 3 представляет поведение металла, покрытого оксидной пленкой, утолщающейся со временем, всегда остающейся нетронутой и предотвращающей коррозию . При пропускании через металлический образец электрического тока из внешней цепи элекгродпый потенциал металла будет изменяться, в этом случае говорят, что металл поляризован. Производимая таким образом поляризация, представляет собой один из методов исследования коррозионной стойкости металлов и сплавов в растворах электролитов , , . Эти кривые можно получать потенциостатическим, потенциодинамический, и гальваностатическим методами.