ایک اہم فعال مواد کے طور پر، ٹائٹینیم دھات ایرو اسپیس، توانائی کی صنعت، طبی سامان اور دیگر شعبوں میں کم کثافت، اعلی مخصوص طاقت اور اچھی سنکنرن مزاحمت کے فوائد کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہے۔ طبی ٹائٹینیم اور ٹائٹینیم مرکبات کی ترقی کو تقریباً تین ادوار میں تقسیم کیا گیا ہے:
پہلی مدت کی نمائندگی خالص ٹائٹینیم اور Ti-6AI-4V; دوسرے دور کی نمائندگی + -قسم کے مرکب، Ti-5A1-2.5Fe اور Ti-6Al-7Nb; اور تیسرا دور بہتر حیاتیاتی خصوصیات کے ساتھ ٹائٹینیم مرکبات کی ترقی اور دفاع کی مرکزی لائن کے طور پر کم لچکدار ماڈیولس کی نمائندگی کرتا ہے۔ نئے ٹائٹینیم مرکب مواد کی درخواست مرکزی دھارے میں شامل طبی آلات کی ترقی کی موجودہ سمت ہوگی۔
چین میں طبی ٹائٹینیم کھوٹ کے مواد پر تحقیق 1970 کی دہائی میں شروع ہوئی، شمال مغربی نان فیرس میٹلز ریسرچ انسٹی ٹیوٹ نے Ti-2.5Al-2.5Mo-2.5Zr (TAMZ) تیار کیا، اور 1990 کی دہائی میں Ti-6Al-4V، Ti-Al-2.5Fe اور Ti-6Al-7Nb مواد کے آزادانہ دانشورانہ املاک کے حقوق کے ساتھ تیار کیا ہے۔ چائنیز اکیڈمی آف سائنسز نے ایک نیا ٹائٹینیم الائے Ti-24Nb{{16}Zr-7.6Sn بھی تیار کیا ہے۔ اہم سمت کی فعال درخواست کے لئے نئے مواد اور ٹائٹینیم مرکب مواد پیش رفت کے لئے ٹائٹینیم مرکب کی چین کی موجودہ ترقی.
I. ٹائٹینیم کی سنکنرن
ٹائٹینیم ایک تھرموڈینامیکل طور پر غیر مستحکم دھات ہے، گزرنے کی صلاحیت زیادہ منفی ہے، معیاری الیکٹروڈ پوٹینشل -1.63V۔ لہذا، ماحول اور پانی کے حل میں گزرنے کی خصوصیات، بہتر سنکنرن مزاحمت کے ساتھ آکسائڈائزڈ فلم کی ایک پرت بنانے کے لئے آسان ہے.
1، مختلف میڈیا میں ٹائٹینیم سنکنرن مزاحمت
طبی مواد کی سنکنرن مزاحمت کا مطالعہ کرنا بہت ضروری ہے۔ ایک طرف، امپلانٹ شدہ مواد کے کچھ دھاتی آئن یا سنکنرن مصنوعات حیاتیات کے بافتوں میں گھس جاتے ہیں، جو مختلف درجات کے جسمانی رد عمل کو متحرک کر سکتے ہیں۔ دوسری طرف، جسمانی رطوبتوں کی موجودگی کی وجہ سے، بعض مواد کی کارکردگی شدید طور پر کم ہو سکتی ہے، جس کے نتیجے میں تیزی سے نقصان یا ناکامی بھی ہو سکتی ہے۔ انسانی جسم کا نسبتاً پیچیدہ ماحول ٹریس عناصر کے تحلیل ہونے اور آکسائیڈ پرت کے استحکام کو تبدیل کرنے کا زیادہ امکان رکھتا ہے۔ ہلکی سی رگڑ ٹائٹینیم کی سطح کی گزرنے والی فلم کی تشکیل کو مختلف درجات کے نقصانات کا سامنا کر سکتی ہے، جیسے کہ آکسیجن کی کمی والے ماحول میں، آکسائیڈ کی پرت کا استحکام کمزور ہو جاتا ہے، جب نقصان پہنچتا ہے یا نئی آکسائیڈ پرت کی تشکیل ہوتی ہے تو اسے فوری طور پر ٹھیک نہیں کیا جا سکتا۔ ، سنکنرن کی وجہ سے زیادہ امکان ہے. انسانی جسم کی بار بار حرکت اور آلات کے استعمال میں یہ صورت حال تقریباً ناگزیر ہے۔ پلاسٹک کی اخترتی مواد کی تنظیمی حالت کو بدل دے گی، جس کے نتیجے میں مواد کی سنکنرن کارکردگی متاثر ہوگی۔ مواد کی سنکنرن کارکردگی پر پلاسٹک کی اخترتی کی مختلف ڈگریاں بہت مختلف ہوتی ہیں۔ پلاسٹک کی اخترتی کے عمل میں، انٹرفیس اور اناج کی خرابیوں کے نتیجے میں اندرونی دباؤ کے ارتکاز کی وجہ سے، لہذا، پلاسٹک کی اخترتی مواد کی سنکنرن مزاحمت کو کمزور کر دے گی۔
2، ٹائٹینیم سنکنرن میکانزم
ٹائٹینیم IVB گروپ کا ایک منتقلی عنصر ہے، زیادہ فعال کی کیمیائی نوعیت، اور آکسیجن ایک عظیم تعلق ہے. کسی بھی آکسیجن پر مشتمل میڈیم میں، ٹائٹینیم کی سطح ایک گھنے گزرنے والی فلم بنانے میں آسان ہے، گزرنے والی فلم انتہائی پتلی ہے، اس کی موٹائی عام طور پر چند نینو میٹر سے دسیوں نینو میٹر تک ہوتی ہے۔ ٹائٹینیم مرکب پر ایک گزرنے والی فلم کی موجودگی کے نتیجے میں سطح کے فعال تحلیل کے علاقے میں کمی واقع ہوتی ہے اور تحلیل کی شرح میں کمی آتی ہے، اس طرح تحلیل کی وجہ سے ہونے والے نقصان کی مزاحمت ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، passivation فلم خود کار طریقے سے مرمت کرنے کے قابل بھی ہے، جب نقصان پہنچا ہے، فوری طور پر ایک نئی حفاظتی فلم بنا سکتی ہے. نتیجے کے طور پر، ٹائٹینیم اچھی سنکنرن مزاحمت ہے. ٹائٹینیم دھات زندہ حیاتیات میں پرتیاروپت، سنکنرن کی شکل تاکنا سنکنرن، کشیدگی کے سنکنرن، درار سنکنرن، galvanic کپلنگ سنکنرن، اور پہننے اور آنسو سنکنرن میں تقسیم کیا جا سکتا ہے.
2.1 تناؤ سنکنرن
تناؤ کی سنکنرن دھات کے پھٹنے کا رجحان ہے جب تناؤ کا تناؤ اور سنکنرن بیک وقت کام کرتے ہیں۔ عام عمل یہ ہے: تناؤ کے تناؤ کا کردار تاکہ دھات کی سطح پر پیدا ہونے والی حفاظتی فلم پھٹنا شروع ہو جائے، گڑھے کے سنکنرن یا کریائس سنکنرن شگاف کے ماخذ کی تشکیل، ترقی کی طولانی گہرائی تک، ایک ہی وقت میں، تناؤ کے تناؤ کا کردار حفاظتی فلم کو بار بار پھٹ سکتا ہے ، شگاف کے تناؤ کی سمت کے لئے کھڑا بن سکتا ہے ، یا یہاں تک کہ پھٹنے کا باعث بن سکتا ہے۔
2.1.1 ٹائٹینیم مرکب کے تناؤ کے سنکنرن کو متاثر کرنے والے عوامل
ٹائٹینیم الائے پر ایس سی سی کی موجودگی تین عوامل کے مشترکہ عمل کا نتیجہ ہے: ماحول، تناؤ اور مواد، ایس سی سی انتہائی منتخب ہے، جب تک کہ مذکورہ تین عوامل میں سے کسی ایک کو تبدیل کرنا ہے، ایس سی سی واقع نہیں ہوگا۔
(1) ماحولیات
(1) درمیانہ
ٹائٹینیم مرکبات بہت سے آبی محلولوں، آست پانی، نامیاتی محلول اور گرم نمکیات وغیرہ میں SCC سے گزر سکتے ہیں۔ SCC کا طریقہ کار مختلف ذرائع ابلاغ میں ایک جیسا نہیں ہے۔
(2) پی ایچ کی قدر
ٹائٹینیم کھوٹ SCC اثر کی pH قدر میں کافی اختلاف ہے۔ عام طور پر، pH قدر میں اضافے کے ساتھ، ٹائٹینیم الائے SCC کی حساسیت کم ہو جاتی ہے، جب 13-14 کی pH قدر، اکثر SCC کو روک سکتی ہے، لیکن SCC میں مقامی شگافوں کے اگلے حصے میں ہونے والی تبدیلیاں ایک مضبوط سنکنرن بھی بنا سکتی ہیں۔ 2-3 کی pH قدر کا ماحول۔
(3) ممکنہ
SCC کی ڈگری پر صلاحیت کا اثر اہم ہے۔ سنکنرن نظام کی مرکب اور درمیانی ساخت مختلف ہے، اس کی ایس سی سی حساس صلاحیت مختلف ہے۔ جیسے B - ٹائٹینیم مرکب جو کہ پانی کے محلول میں ہالائیڈز پر مشتمل ہوتا ہے، جب -600mV کے آس پاس کی صلاحیت، SCC اضطراب؛ زیادہ گزرنے کی صلاحیت میں، دراڑیں بھی پیدا ہونی چاہئیں۔ لیکن -1000 سے کم میں mV پوٹینشل کریک نہیں ہوتا ہے۔ Cl- اور Br- پر مشتمل آبی محلول میں، Ti8Al1Mo1V کی SCC حساس صلاحیت -500mV{{10}}mV ہے، جب کہ I-، 0mV یا اس سے زیادہ پر مشتمل آبی محلول میں حساس ممکنہ علاقہ۔
(4) درجہ حرارت
ٹائٹینیم مرکبات کے ایس سی سی کو متاثر کرنے والے اہم عوامل میں سے ایک درجہ حرارت ہے۔ عام طور پر، درجہ حرارت میں اضافہ ہوتا ہے، SCC حساسیت میں اضافہ ہوتا ہے. {{0}} ڈگری گرم نمک - ہوا کے ماحول میں، Ti6Al3Mo2Zr0.5Sn الائے سٹریس سنکنرن 450 ڈگری یا SCC کے لیے زیادہ حساس ہے۔ H2S+CO2+NaCl+S کے محلول میں Pd یا Mo کی ایک مخصوص مقدار کے ساتھ Ti6Al4V مرکب 250 ڈگری کے مقابلے 200 ڈگری پر SCC کے لیے کم حساس تھے۔ تاہم، انسانی جسم میں لگائے گئے مواد کی درجہ حرارت کی حساسیت محدود ہے۔
(5)کل آئن کا ارتکاز
محلول میں جتنی زیادہ ارتکاز ہوگا، اس کی SCC حساسیت اتنی ہی زیادہ ہوگی۔
(2) تناؤ
کولڈ ورکنگ، فورجنگ، ویلڈنگ، ہیٹ ٹریٹمنٹ یا الائے کی اسمبلی کے دوران پیدا ہونے والے بقایا دباؤ کی وجہ سے ہونے والے SCC حادثات مجموعی SCC حادثات کا 40% ہیں۔ اس کے علاوہ، کام کے دوران یا سنکنرن مصنوعات کے حجم کے اثر کی وجہ سے پیدا ہونے والے بیرونی دباؤ یا سنکنرن مصنوعات کے حجم کے اثر کی وجہ سے غیر مساوی دباؤ وغیرہ، تمام دباؤ کے ذرائع ہیں جو SCC پیدا کرتے ہیں۔ تناؤ کی سطح جتنی زیادہ ہوگی، SCC ہونے کا وقت اتنا ہی کم ہوگا۔
3) مواد
ایک ہی ماحولیاتی میڈیم میں، اگر مواد کی کیمیائی ساخت، علیحدگی، تنظیم، اناج کا سائز، کرسٹل کے نقائص، خصوصیات، گرمی کا علاج، اور سطح کی حالت وغیرہ مختلف ہیں، تو اس کا تناؤ سنکنرن کا رویہ اور ڈگری بھی مختلف ہے۔ ٹائٹینیم مرکب میں Pd، Mo یا Ru کی تھوڑی مقدار کا اضافہ ان کے تناؤ کے سنکنرن کی حساسیت کو کم کر سکتا ہے۔ Ti6Al4V اور Ti15V3Cr3Al3Sn مرکب کی SCC حساسیت جو چوٹی کی عمر کے ذریعہ علاج کی جاتی ہے اینیل شدہ حالت سے زیادہ ہے۔ جب Ti6Al4V الائے میں آکسیجن کا مواد 0.13% سے کم ہو تو SCC کی حساسیت کو بہت کم کیا جا سکتا ہے۔
2.1.2 عام حل
کسی خاص میڈیم میں ٹائٹینیم مرکب کی SCC حساسیت کو ختم کرنے یا کم کرنے کے لیے، درج ذیل حل استعمال کیے جا سکتے ہیں۔
(1) بقایا تناؤ کو ختم کریں۔
حصوں کی تیاری کے بعد پیدا ہونے والے مقامی بقایا تناؤ کو ختم کرنے کے لیے پورے اینیلنگ یا مقامی اینیلنگ کے طریقہ کار کے ذریعے ختم کیا جا سکتا ہے۔ اس وقت مواد کی طاقت، پلاسٹکٹی یا جفاکشی پر گرمی کے علاج کے منفی اثرات پر غور کرنا چاہئے۔
(2) ملاوٹ
روایتی مرکب کے لئے، اس کی SCC مزاحمت کو بہتر بنانے کے لئے Pd، Mo یا Ru کی مناسب مقدار کو شامل کرنے کے لئے مصر کی صورت حال کے مطابق.
3) سطح کا علاج
ٹائٹینیم مرکب کی سطح کے معیار کو بہتر بنا کر، مواد کی بایو مطابقت اور لباس مزاحمت کو بہتر بنانے کے لیے، کریکنگ کے وقت اور رفتار کو کم اور تاخیر کرنا۔
2.2 دراڑ سنکنرن
When the medium in the metal parts and metal or non-metallic gap between the formation of the gap, can make the gap in the metal to accelerate corrosion, known as crevice corrosion. Crevice corrosion is a localized corrosion. When titanium and titanium alloy crevice, due to the lack of oxidizing substances within the crevice, so that it becomes anode and corrosion occurs, destroying the passivation film. In general, crevice corrosion undergoes three stages: ① consumption of oxygen within the crevice; ② formation of macro-cells, pH value decreases; ③ activation and dissolution of the passivation film until it is completely destroyed. It is found that in 37℃ Hanks' solution, the crevice corrosion degree of the material in descending order: NiTi>NiTiCu>316L>Ti6Al4V≈Ti; Ti اور Ti6AI4V ہینکس کے محلول میں مضبوط کریوس سنکنرن مزاحمت رکھتے ہیں۔
2.3 سنکنرن پہننا
پہننے والی سنکنرن دھات کی سطحوں کی تیز رفتار سنکنرن ہے جو میڈیم کے ساتھ رابطے میں دھات کی رشتہ دار حرکت کی تیز رفتار کی وجہ سے ہوتی ہے۔ جب ٹائٹینیم امپلانٹس ڈالے جاتے ہیں، تو آپریٹنگ آلے کے ساتھ ایک خاص حد تک رگڑ پیدا ہوتی ہے، جو سطح پر موجود آکسائیڈ فلم کو تباہ کر دیتی ہے۔ اگر اس آکسائیڈ فلم کی بروقت مرمت نہیں کی جاتی ہے، تو امپلانٹ شدہ دھات مزید خراب ہو جائے گی یا ناکام ہو جائے گی۔
نتیجہ
حیاتیاتی مواد جدید طبی ادویات کی تیز رفتار ترقی کے لیے ایک اہم مادی بنیاد ہے، 21ویں صدی میں مواد کی تحقیق کا بنیادی موضوع ہے۔ ایک نئی قسم کے سنکنرن مزاحم مواد کے طور پر ٹائٹینیم نے بہت ترقی کی ہے، اس کی بہتر بایو مطابقت اور سنکنرن مزاحمت کی وجہ سے، بائیو میڈیسن کے میدان میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ تاہم، انسانی ماحول میں ٹائٹینیم کے استعمال میں ابھی بھی بہت سے مسائل حل ہونے ہیں۔ لہذا، بایومیڈیکل مواد کی تیزی سے ترقی کے لیے ٹائٹینیم کی خصوصیات کے مختلف پہلوؤں پر گہرائی سے مطالعہ کی ضرورت ہے۔
