医用钛的腐蚀性能分析

钛是热力学上的不稳定金属，致钝电位较负，标准电极电位为-1.63V。 因此，在大气和水溶液中易形成一层具有钝化性质的氧化膜，耐腐蚀性较好。

　钛合金发生SCC是环境、应力和材料三个因素共同作用的结果。SCC具有高度的选择性,只要是改变上述三个因素中的任何一个,SCC就不会发生。

　　1）环境

　　(1)介质

　　钛合金可能在许多水溶液、蒸馏水、有机溶液和热盐等多种介质作用下发生SCC。在不同介质中SCC机制不一样。

　　(2)pH值

　　pH值对钛合金SCC的影响还有相当大的分歧。一般情况下,随着pH值增大,钛合金的SCC敏感性减小,当pH值为13-14时,往往可抑制SCC。但在发生SCC变化的局部裂纹前段甚至可以形成PH值2-3的强腐蚀环境。

　　(3)电位

　　电位对SCC程度的影响是至关重要的。合金与介质组成的腐蚀体系不同,其SCC敏感电位就不同。如B-钛合金在含有卤化物的水溶液中,当电位在-600mV附近时,SCC加重;在过钝化电位下,裂纹也要产生;但在低于-1000mV电位下则未出现裂纹。在含Cl-和Br-的水溶液中,Ti8Al1Mo1V的SCC敏感电位为-500mV—-600mV。而在含I-的水溶液中,0mV以上是敏感电位区。

　　(4)温度

　　温度是影响钛合金产生SCC的重要因素之一。一般而言,温度升高,SCC敏感性增大。在300 - 500℃的热盐-空气环境中,Ti6Al3Mo2Zr0.5Sn合金的应力腐蚀在450℃以上对SCC更敏感。加有一定量Pd或Mo的Ti6Al4V合金在H2S+CO2+NaCl+S的溶液中,200℃时的SCC敏感性比250℃时要小。但在人体植入的材料对温度的敏感性有限。

　　(5)Cl离子浓度

　　溶液中的Cl-浓度越高,其SCC敏感性越大。

　　2）应力

　　合金在冷加工、锻造、焊接、热处理或装配过程中产生的残余应力所造成的SCC事故占整个SCC事故的40%。此外,工作时产生的外应力或由于腐蚀产物的体积效应而造成的外应力或由于腐蚀产物的体积效应而造成的不均匀应力等,都是产生SCC的应力来源。应力水平越高,出现SCC的时间就越短。

　　3）材料

　　在同一环境介质中,如果材料的化学成分、偏析、组织、晶粒度、晶体缺陷、性能、热处理以及表面状态等不同,其应力腐蚀行为和程度也不同。钛合金中加入少量的Pd、Mo或Ru都能减轻其应力腐蚀敏感性。经峰值时效处理的Ti6Al4V和Ti15V3Cr3Al3Sn合金的SCC敏感性高于退火态。当Ti6Al4V合金中的氧含量低于0.13%,可大大降低SCC敏感性。