آندایزینگ فرایندی جذاب برای زیرلایه های تیتانیومی

آندایزینگ تیتانیوم

فرآیند آندایزینگ در سال ۱۹۳۰ ابداع شد و درسال ۱۹۶۰ برای استفاده در کاشتنی‌ها وسعت یافت. در فرآیند آندایزینگ نمونه در یک الکترولیت غوطه­‌ور شده و جریان الکتریکی از آن عبور می کند. قطعه تیتانیومی آند و کاتد معمولا از جنس پلاتین یا گرافیت است. شارژ الکتریکی در سیستم مذکور باعث حرکت یون‌های مثبت تیتانیوم به سمت کاتد می‌شود. در سطح آند نیز کاتیون‌های تیتانیوم با آنیون‌های اکسیژن ترکیب شده و اکسید تیتانیوم را تشکیل می‌دهند. به منظور بالا بـردن ضـخامت، اسـتحکام مکـانیکی، کم‌کردن تخلخل و در نتیجه ایجـاد مقاومـت بـه خـوردگی بهتر، عملیات آندایزینگ بر روی سطح تیتانیوم صورت می‌گیرد.

خصوصیات لایه اکسیدی در آندایزینگ

ضخامت لایه‌ اکسیدی به عوامل گوناگون زیر بستگی دارد:

  • تغییرات ولتاژ
  • تغییرات فاصله آند و کاتد
  • تغییرات زمانی اکسیداسیون
  • تغییرات دمایی اکسیداسیون
  • ترکیب محلول آندایزینگ

لایه‌ اکسید ایجاد شده عایق است و می‌تواند در مقابل ولتاژهایی تا چندین هزار ولت به عنوان عایق عمل کرده و مقاومت کند. کیفیت و کمیت لایه‌ی اکسیدی نیز به ضخامت آن بستگی دارد. هم‌چنین با تغییر ولتاژ آندایزینگ، نمونه تغییر رنگ می‌دهد. این تنوع رنگی به علت تغییر ضخامت اکسید با تغییر ولتاژ است.

در فرآیند آندایزینگ یک لایه‌ی نازک اکسیدی روی قطعات تیتانیومی تشکیل می‌شود
آندازینگ تیتانیوم

آندایزینگ ایمپلنت های تیتانیومی

از تیتانیوم و آلیاژهای آن به علت مقاومت به خوردگی و زیست سازگاری مناسب، در کاربردهای اورتوپدی و ایمپلنت دندانی استفاده زیادی می‌شود. لایه اکسید طبیعی روی سطح تیتانیوم علاوه بر ضخامت بسیار کم، ساختار کریستالی معیوبی نیز دارد و ماه­ها زمان لازم است تا با شرایط محیطی بدن سازگار شده و پیوند استخوانی مناسب شکل گیرد. بنابراین اصلاح سطح کاشتنی­های تیتانیومی لازم می‌­باشد .

یکی از مهم­ترین اهداف آندایزینگ در کاشتنی­‌های  تیتانیومی اصلاح سازگاری زیستی است. محیط بیولوژیک بدن یک محیط خورنده برای فلزات محسوب می­‌گردد. در چنین شرایطی هر نوع خوردگی منجر به تولید محصولات خوردگی و ورود آن ها به بدن شده و عوارض نامطلوبی را برای بدن ایجاد می کند.

این پدیده برای اجزایی که از تیتانیوم آلیاژی ساخته شده‌­اند بسیار حادتر است. از یک سو مقاومت آلیاژهای تیتانیوم در مقایسه با تیتانیوم خالص کمتر است و در نتیجه  در مقابل حملات خوردگی محیط بیولوژیک بدن سریع‌­تر دچار خوردگی می­‌شود. از سوی دیگر امکان ورود عناصر آلیاژی به محیط بدن و بروز عوارضی از قبیل حساسیت­‌های شدید وجود خواهد داشت. بنابر دلایل فوق عملیات سطحی خاص به منظور افزایش مقاومت به خوردگی سطح آلیاژهای تیتانیوم یکی از بحث­‌های مهم و اساسی در مهندسی پزشکی و مواد محسوب می‌­شود.

کاربردهای دیگر تیتانیوم آندایز شده

تیتانیوم به علت نسبت استحکام به وزن و مقاومت خوردگی بالایی که دارد در صنایع هوافضا نیز کاربرد دارد. به علاوه، به دلیل مقاومت به خستگی و خوردگی مناسبی که دارد برای کاربردهای گسترده مورد توجه است. کاربردهایی همچون:

وسایل جراحی و ارتوپدی

وسایل نمک زدایی

هواپیماها

موشک‌ها

جت‌ها

وسایل شیمیایی

لوله‌های راکتورها

قاب و فرم‌های عینک

لوله‌های اشعه ایکس



پاسخی بگذارید