Ti Nb Ta Zr кількох складів був приготований у вигляді тонкого дроту і досліджений на корозійну стійкість: Електрохімічні параметри і розчинення сплаву в фізіологічних модельних середовищах. Структура і склад матеріалів були визначені за допомогою СЕМ, атомно-емісійної спектрометрії і Оже-електронної спектрометрії. Було показано, що сплави досить стійкі до корозії: відсутність розчинення і високий потенціал Ebd.

Анотація наукової статті з біотехнологій в медицині, автор наукової роботи - Леонова Юлія Олегівна, Баскакова Марія Ігорівна, Сударчікова Марія Андріївна, Насакин Олена Олегівна, Кузнєцова Ольга Геннадіївна


CORROSIVE RESEARCH OF NON-NICKEL SHAPE MEMORY ALLOY

Ti Nb Ta Zr of several compositions were prepared in the form of thin wire and investigated for its corrosion resistance: Electro-chemical parameters and alloy dissolution in physiological modeling media. The structure and composition of the materials were determined using SEM, atomic emission spectrometry and Auger electron spectrometry. Electro-chemical parameters and alloy dissolution in physiological modeling media, were investigated. It has been shown that the alloys are quite corrosion-resistant: no dissolution and high Ebd potential.


Область наук:
  • Біотехнології в медицині
  • Рік видавництва: 2019
    Журнал: Праці Кольського наукового центру РАН
    Наукова стаття на тему 'КОРОЗІЙНА ДОСЛІДЖЕННЯ безнікелеві СПЛАВА ПАМ'ЯТІ ФОРМИ'

    Текст наукової роботи на тему «КОРОЗІЙНА ДОСЛІДЖЕННЯ безнікелеві СПЛАВА ПАМ'ЯТІ ФОРМИ»

    ?Відомості про авторів

    Кутузова Валерія Євгенівна

    аспірант, молодший науковий співробітник, Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. Подзорова Людмила Іванівна

    кандидат хімічних наук, Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. Іллічова Алла Олександрівна

    Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва Пенькова Ольга Іванівна

    Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва Коновалов Анатолій Анатолійович

    кандидат хімічних наук, Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва

    Kutuzova Valeria Evgenevna

    Postgraduate, Junior Researcher, Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. Podzorova Ludmila Ivanovna

    PhD (Chem.), Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її. Ilicheva Alla Aleksandrovna

    Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow Penkova Olga Ivanovna

    Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow Konovalov Anatoly Anatolevich

    PhD (Chem.), Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow

    DOI: 10.25702 / KSC.2307-5252.2019.10.1.175-181 УДК 620.193.4

    Ю. О. Леонова, М. І. Баскакова, М. А. Сударчікова, Е. О. Насакин,

    О. Г. Кузнєцова, А. М. Левін, К. В. Сергієнко, С. В. Конушкін, А. В. Леонов,

    Ю. Н. Устинова, М. А. Севостьянов, А. Г. Колмаков

    Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, Москва, Росія

    КОРОЗІЙНА ДОСЛІДЖЕННЯ безнікелеві СПЛАВА ПАМ'ЯТІ ФОРМИ

    Анотація. Ti - Nb - Ta - Zr кількох складів був приготований у вигляді тонкого дроту і досліджений на корозійну стійкість: електрохімічні параметри і розчинення сплаву в фізіологічних модельних середовищах. Структура і склад матеріалів були визначені за допомогою СЕМ, атомно-емісійної спектрометрії і Оже-електронної спектрометрії. Було показано, що сплави досить стійкі до корозії: відсутність розчинення і високий потенціал Ebd.

    Ключові слова: титанові сплави, ефект пам'яті форми, корозійна стійкість, біоматеріали.

    Yu. O. Leonova, M. I. Baskakova, M. A. Sudarchikova, E. O. Nasakina,

    O. G. Kuznetsova, A. M. Levin, K. V. Sergiyenko, S. V. Konushkin, A. V. Leonov,

    Yu. N. Ustinova, M. A. Sevost'yanov, A. G. Kolmakov

    Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

    CORROSIVE RESEARCH OF NON-NICKEL SHAPE MEMORY ALLOY

    Abstract. Ti - Nb - Ta - Zr of several compositions were prepared in the form of thin wire and investigated for its corrosion resistance: electro-chemical parameters and alloy dissolution in physiological modeling media. The structure and composition of the materials were determined using SEM, atomic emission spectrometry and Auger electron spectrometry. Electrochemical parameters and alloy dissolution in physiological modeling media, were investigated. It has been shown that the alloys are quite corrosion-resistant: no dissolution and high Ebd potential.

    Keywords: titanium alloys, shape memory effect, corrosion resistance, biomaterials.

    Матеріали з ефектом пам'яті форми (ЕПФ) знаходять широке застосування в сучасному світі, в тому числі вважаються найкращими кандидатами для створення медичних імплантатів, що застосовуються в малоінвазивної ендоскопічної хірургії, за рахунок пластичного деформування в охолодженому стані до вкрай компактного виду, що сприяє більш легкої і менш травматичною доставці до необхідної ділянки організму без порожнинного хірургічного втручання, і самостійного прийняття функціональної форми в заданих експлуатаційних умови х без додаткового впливу [1, 2]. Найбільш відомим медичним матеріалом з цього класу є никелид титану, наділений механічними характеристиками, подібними поведінки живих тканин, що допомагає йому підлаштовуватися під фізіологічні навантаження [1-4]. Однак крім позитивних механічних характеристик цей сплав наділений і рядом недоліків: трудністю обробки при виробництві виробів, високим вмістом токсичного елементу [5-8], спірним рівнем біосумісності і корозійної стійкості [2, 9-20], що обмежує можливість його застосування.

    У той же час ЕПФ і наделастичні виявляють і у інших матеріалів - сплавів і полімерів. До них відносяться і титанові безнікелеві сплави, по корозійних і біологічними властивостями своїх елементів ідеально задовольняють медичним вимогам. На жаль, на даний момент ці сплави поступаються нікелідатитану в прояві позначених унікальних механічних характеристик. Крім того, ще не відпрацьована технологія отримання з них тонкого дроту або інших геометричних об'єктів, належним чином придатних для виробництва малоінвазивних імплантатів, тоді як конфігурація і стан поверхні об'єкта, що задається виробничим процесом, сильно впливають на прояв всіх властивостей матеріалу.

    Були отримані і досліджені на корозійну стійкість зразки Ti - Nb - Ta - Zr кількох складів у вигляді тонких дротів: визначали електрохімічні показники і характеристики розчинення сплаву в модельних фізіологічних середовищах.

    Об'єктом досліджень служили дроту діаметром 280 мкм і довжиною 80 мм з Ti - 20Nb - 10Ta - 5Zr; Ti - 20Nb - 13Ta - 5Zr; Ti - 25Nb - 10Ta - 5Zr; Ti - 25Nb - 13Ta - 5Zr; Ti - 30Nb - 10Ta - 5Zr, Ti - 30Nb - 13Ta

    - 5Zr в початковому стані (після волочіння), після шліфування поверхні та відпалу для кінцевої стабілізації структури і надання форми дроту. Дроту в початковому стані для підвищення якості поверхні піддавали послідовної шліфовці поверхні наждачним папером зернистістю від 180 до 1000 grit і кінцевої обробки пастою ГОІ до дзеркальної поверхні.

    Морфологію і пошарове елементний склад (в тому числі з використанням поперечних шліфів) поверхні матеріалів досліджували на растровому електронному мікроскопі (РЕМ) TESCAN VEGA II SBU, забезпеченому приставкою для енергодисперсійного аналізу INCA Energy, на якому також проводили фрактографіческіе дослідження зразків, і електронному Оже-спектрометрі JAMP-9500F фірми JEOL в поєднанні з іонним травленням при бомбардуванні аргоном під кутом 30

    Корозійне розчинення матеріалу вивчали в статичних умовах методом занурення в розчини різної кислотності і складу, так як в людському організмі рН змінюється майже від 1 до 9. Були використані нейтральний 0,9 мас. % Розчин хлориду натрію (№С1, рН 6,31), штучні плазма (NaCl (92,3 мМ), NaHCO3 (26,3 мМ), K2HPO4 (0,9 мМ), KCl (2,7 мМ), NaH2PO4 (0,22 мМ), CaCh (2,5 мМ), MgSO4 • 7ШО (0,82 мМ), N2SO4 (1,48 мМ), D-глюкоза С6Н12О6 (1 г / л, рН 7,36) і стандартний буферний розчин для відтворення на заданому рівні кислого середовища, приготований з відповідного фіксанала фірми Merk (калію тетраоксалат КН3С4О8х2ШО, 0,05 М, рН 1,68) [9-13].

    Зразки кожного типу у вигляді відрізка дроту масою 32,6 г поміщали в поліпропіленові плоскодонні колби, наповнені 100 мл обраного розчину, і витримували протягом 30 днів при 37 ° С, роблячи відбори проб через 6, 13, 21 і 30 днів відповідно.

    Для експериментів використовувалися дроту сплаву Ti - Nb - Ta - Zr шести складів в двох станах: після поставки (після волочіння, зразок 1), після шліфування (зразок 2). Після закінчення заданого терміну з розчинів проводили відбір проб для аналізу. Аналіз проводився на послідовному атомно-емісійному спектрометрі з індукційного плазмою з метою використання методу АЕС з ІНП (атомно-емісійна спектрометрія з індуктивно-зв'язаною плазмою) для прямого одночасного визначення титану, ніобію, цирконію і танталу в буферних розчинах.

    Електрохімічні корозійні показники були досліджені методом циклічної вольтамперометрії (ЦВА) в стандартній електрохімічної осередку з допомогою універсального потенціостата IPC-Pro. Швидкість розгортки потенціалу становила 10 мВ / с. Електролітом служив фізіологічний розчин 0,9% NaCl, температура 20 ° С. Визначення параметрів корозії (стаціонарний потенціал Їсть, потенціали пробою Еп і репасіваціі Єрі) проводили за методиками [12]. Робочими електродами служили досліджувані зразки у вигляді дроту діаметром 0,028 см. В якості допоміжного застосовували стеклографітовий кільцевої протівоелектрод, електродом порівняння служив насичений хлорсеребряного електрод. Поверхня зразків перед проведенням експериментів обробляли етиловим спиртом і промивали дистильованою водою. Досліджували зразки тільки після шліфування поверхні в зв'язку з необхідністю гомогенності поверхні для аналізу.

    Циклічні вольтамперограмме сплавів TiNi (1) і Ti - Nb - Ta - Zr (2) в 0,9% -му розчині NaCl при температурі 20 ° С Cyclic voltammograms of TiNi (1) and Ti - Nb - Ta - Zr (2) alloys in 0,9% NaCl solution at temperature of 20 ° С

    Сканування ЦВА починали з потенціалу -1,40 В та проводили до досягнення сили струму не більше 5 мА / см2, грунтуючись на рекомендаціях стандарту [12]. Сканування в зворотному напрямку вели до величини потенціалу репассіваціі. Щільність струму вимірювалася в мА / см2.

    Протягом іммерсійних тестів вихід металів в використані нейтральні середовища був відсутній або був нижче межі виявлення приладу (0,01 мг / л). Чи не спостерігали значних відмінностей в поведінці сплавів в залежності від складу.

    Було показано, що потенціал репассіваціі поверхні знаходиться в межах 1400 на для всіх вивчених зразків, відсутня гистерезисная залежність, що є показником високої корозійної стійкості матеріалів. Потенціал руйнування пасивної плівки для всіх складів був від 500 В і вище, причому очевидно можна відзначити, що збільшення концентрації ніобію і танталу зрушує цю характеристику в більш електропозитивний область.

    Робота виконувалася за державним завданням № 075-00746-79-00.

    література

    1. Лихачов В. А. Ефект пам'яті форми. Л .: ЛДУ, 1987. 218 с.

    2. Ефекти пам'яті форми і їх застосування в медицині / В. Е. Гюнтер і ін. Новосибірськ: Наука. Сиб. отд-ня, 1992. 742 с.

    3. Корнілов І. І., Білоусов O. K., Качур Є. В. нікелідатитану і інші сплави з ефектом пам'яті. М .: Наука, 1977. 178 с.

    4. нікелідатитану. Медичний матеріал нового покоління / В. О. Гюнтер і ін. Томськ: МІЦ, 2006. 296 с.

    5. Mechanisms of cytotoxicity of nickel ions based on gene expression profiles / Xiaoying Lu et al. // Biomater. 2009. Vol. 30. Р. 141-148.

    6. Лазарєв Н. В., Гадаскіна І. Д. Шкідливі речовини в промисловості: довідник. Л .: Хімія, 1977. Т. 3. 608 с.

    7. Dissolution of nickel and tissue response observed by X-ray scanning analytical microscopy / M. Uo et al. // Biomater. 1999. Vol. 20. Р. 747-755.

    8. Relating nickel-induced tissue inflammation to Ni release in vivo / J. Wataha et al. // J. Biomed. Mater. Res. 2001. Vol. 58. Р. 537-544.

    9. Методи дослідження і підвищення корозійної стійкості медичного сплаву з ефектом пам'яті форми NiTi. Дослідження корозійної стійкості і біосумісності нітінолу / Є. О. Насакин і ін. // Перспективні матеріали. 2014. № 7. С. 37-49.

    10. Методи дослідження і підвищення корозійної стійкості медичного сплаву з ефектом пам'яті форми NiTi. Способи зміни корозійної стійкості нітінолу / Є. О. Насакин і ін. // Перспективні матеріали. 2014. № 9.С. 19-33.

    11. Довгострокові корозійні випробування наноструктурного нітінолу складу (Ni - 55,91% (мас.), Ti - 44,03% (мас.)) В статичних умовах. Склад і структура до і після корозії / Є. О. Насакин і ін. // Матеріалознавство. 2014. № 8. С.40-46.

    12. Довгострокові корозійні випробування наноструктурного нітінолу складу (Ni - 55,91% (мас.), Ti - 44,03% (мас.)) В статичних умовах. Вихід іонів / Є. О. Насакин і ін. // Матеріалознавство. 2014. № 9. С. 30-37.

    13.Properties of nanostructured titanium nickelide and composite based on it / E. O. Nasakina et al. // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2014. Vol. 48, No. 4. P. 477-486.

    14. медичних виробів для ендоваскулярних операцій / В. Т. Заболотний та ін. // Інтеграл. 2013. № 4 (72). С. 42-45.

    15. Отримання наноструктурного композиційного матеріалу з ефектом пам'яті форми для біомедичних виробів / Є. О. Насакин і ін. // неоргані. матеріали. 2015. Т. 51, № 4. С. 453-457.

    16. Response of monocyte-derived dendritic cells to rapidly solidified nickel-titanium ribbons with shape memory properties / S. Tomic et al. // Eur. Cell. Mater. 2012. Vol. 23. P. 58-81.

    17. The cytotoxicity of corrosion products of nitinol stent wire on cultured smooth muscle cells / Chun-Che Shih et al. // J. Biomed. Mater. Res. 2000. Vol. 52. Р. 395-403.

    18. лих І. А., Кашников В. В. Застосування імплантату для розширення і підтримки обсягу шлеммова каналу в хірургії глаукоми (експериментальне дослідження) // Сибірський науковий медичний журнал. 2015. Т. 35, № 2. С. 60-63.

    19. Реконструкція грудної стінки з використанням нікелідатитану у онкологічних хворих / А. А. Жеравино і ін. // Сибірський онкологічний журнал. 2015. № 3. С. 31-37.

    20. Експериментальна оцінка морфологічних змін стінки товстої кишки після установки металевого саморозширювальні стента з нікелідатитану / В. Л. Денисенко та ін. // Медичний журнал. 2015. № 1 (51). С. 77-81.

    Відомості про авторів

    Леонова Юлія Олегівна

    молодший науковий співробітник, Інститут металургії і матеріалознавства

    ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва

    Баскакова Марія Ігорівна

    інженер-дослідник, студентка, Інститут металургії і матеріалознавства

    ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва

    Сударчікова Марія Андріївна

    інженер-дослідник, студентка, Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва Насакин Олена Олегівна

    кандидат технічних наук, Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва Кузнєцова Ольга Геннадіївна

    кандидат технічних наук, Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва Левін Олександр Михайлович

    кандидат технічних наук, Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва Сергієнко Костянтин Володимирович

    молодший науковий співробітник, Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва Конушкін Сергій Вікторович

    молодший науковий співробітник, Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, Москва, Росія Леонов Олександр Володимирович

    молодший науковий співробітник, Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва Устинова Юлія Миколаївна

    інженер-дослідник, студентка, Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва Севостьянов Михайло Анатолійович

    кандидат технічних наук, Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва Колмаков Олексій Георгійович член-кореспондент РАН, доктор технічних наук,

    Інститут металургії і матеріалознавства ім. А. А. Байкова РАН, м.Москва Leonova Yulia Olegovna

    Junior Researcher, Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow Baskakova Maria Igorevna

    Research Engineer, Student, Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow Sudarchikova Maria Andreevna

    Research Engineer, Student, Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow Nasakina Elena Olegovna

    PhD (Eng.), Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow

    Kuznetsova Olga Gennadievna

    PhD (Eng.), Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow

    Levin Alexander Mikhailovich

    PhD (Eng.), Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow

    Sergienko Konstantin Vladimirovich

    Junior Researcher, Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow

    Konushkin Sergey Viktorovich

    Junior Researcher, Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of

    Sciences, Moscow

    Leonov Alexander Vladimirovich

    Junior Researcher, Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow Ustinova Yulia Nikolaevna

    Research Engineer, Student, Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow Sevostyanov Mikhail Anatolyevich

    PhD (Eng.), Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow

    Kolmakov Alexey Georgievich

    Corresponding Member of RAS, Dr. Sci. (Eng.), Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow

    DOI: 10.25702 / KSC.2307-5252.2019.10.1.181-190 УДК 669.849

    К. А. Линник, А. С. Шаріпова, А. Н. Загородня, Л. У. Аманжолова, С. Т. Акчулакова

    АТ «Інститут металургії і збагачення», м.Алмати, Казахстан

    СКЛАД шламу сірчанокислотного цеху Балхашський мідеплавильний завод

    Анотація. Представлені результати вивчення складів шламу, виділеного з пульпи сірчанокислотного цеху Балхашского мідеплавильного заводу, рентгенофлуоресцентним, хімічним, ренгенофазовим, інфрачервоної спектроскопией і ситовим методами аналізу. В шламі виявлено 18 елементів (Pb, Se, Re, Al, Si, S, Ca, Fe, Cu, Zn, Sr, Cd, I, Hg, Ni, Br, Bi, As), зміст яких коливається в широкому діапазоні; з'єднання PbSO4, PbSeO4, Se трьох модифікацій, з'єднання з SeO32- і аліфатичних кислот невстановленого складу. Шлам на 48,4% представлений частками класу крупності -0,4 + 0 мм.

    Ключові слова: пульпа, шлам, склади: елементний, кількісний, речовинний, гранулометричний.

    X. A. Linnik, A. S. Sharipova, A. N. Zagorodnyaya, L. U. Amanzholova, S. T. Akchulakova

    Institute of Metallurgy and Ore Benefication, Almaty, Kazakhstan

    COMPOSITION OF SULFURIC ACID WORKSHOP'S SLIME OF BALKHASH COPPER-SMELTING PLANT

    Abstract. The article presents the results of a study of the compositions of the slime extracted from the pulp of the sulfuric acid workshop of the Balkhash copper-smelting plant. X-ray fluorescent, chemical, X-ray phase diffraction, infrared spectroscopy and sieve analysis methods have been used. In the slime we found 18 elements (Pb, Se, Re, Al, Si, S, Ca, Fe, Cu, Zn, Sr, Cd, I, Hg, Ni, Br, Bi, As) and their content varies in a wide range, as well as PbSO4, PbSeO4 compounds, three modifications of Se, compounds with SeO32- and aliphatic acids of unknown composition. 48,4% of the slime are the particles of -0,4 + 0 mm size.

    Keywords: pulp, slime, composition: elemental, quantitative, substantial and granulometric.


    Ключові слова: ТИТАНОВІ СПЛАВИ / ЕФЕКТ ПАМ'ЯТІ ФОРМИ / КОРОЗІЙНА СТІЙКІСТЬ / біоматеріалів / TITANIUM ALLOYS / SHAPE MEMORY EFFECT / CORROSION RESISTANCE / BIOMATERIALS

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити