钛已用在各种医疗装置。钛由于其钝态膜发挥了优良的耐蚀性,但在生物体应用时,如果离子偏析就会出现重大问题,所以必须将离子偏析降低到最低限度。尽管如此,健全的钝态膜为前提,目前尚没有关于微量腐蚀行为长期且连续的评价报告。因此,本研究就是针对钛及医疗用合金模拟体液中的腐蚀行为进行了简便、无损、且连续评价,采用的方法为电化学阻抗法(EIS)。通过该方法,预测了长期埋入体内的金属离子的偏析状态。
采用的试料是工业用纯钛(JIS2类),Ti-Ni超弹性合金(Ti-50.8at%Ni),Co-Cr-W合金(L605)及不锈钢(SUS316L)。将导线连接在直径为8mm圆盘状试料,包埋在环氧树脂内。之后,试料的表面用#800进行湿式研磨,并进行成品抛光。EIS进行2极式测定,用同一电极制作了2个。采用XPS分析法解析了钝态氧化膜。试料在0.04μm中的SiO2悬浮液中进行了镜面抛光。
加速腐蚀试验用模拟体液采用的是10gL-1乳酸+5.85gL-1NaCl水溶液(pH=2.3,310k),研磨及净洗后进行了电化学测定。
在模拟体液中浸渍的各试料的连续腐蚀速度的变化如图1所示。所有的试料均显示出在浸渍后腐蚀速度降低的行为。这是由于在比较不稳定的大气氧化中的钝态氧化膜在溶液中急剧成长并达到稳定化的缘故。该腐蚀速度降低情况,由于试料的不同,Co-Cr-W合金在初期具有比钛更高的腐蚀速度,48h后呈现出最低的值。另一方面,SUS316L稍稍有点弥散,呈现出高的腐蚀性速度,这是由于瞬时孔蚀的发生与再钝态化重复的缘故。48h后降低到与纯钛基本相同,这是由于稳定钝态的缘故。Ti-Ni超弹性合金与钛比较,在短期内腐蚀速度计降低,可能是Ni的耐蚀性起到作用了。经过XPS分析,腐蚀试验溶液的浸渍中,在钝态氧化膜厚度增加的过程中,为了弄清组成的变化的,研究了腐蚀行为。
以上情况说明采用本研究的方法,作为耐蚀性高的金属材料,腐蚀行为的差异已经很明确。