생체용 Ti합금의 양극분극특성에 미치는 Zr 및 Pd의 영향
Effect of Zr and Pd on Anodic Polarization Properties of Titanium Alloys for Biomedical Implant
소속 상세정보
정종현/Jong Hyun Jung
백승남/이길홍/최칠남/이상열/노학/Seung Nam Baek/Kil Hong Lee/Chil Nam Choi/Sang Youl Lee/Hak Noh
KMID : 0362219990260020155
Abstract
결론
Ti의 일부를 생체적합성이 우수한 Zr, Pd, Cr으로 치환한 Ti-X%Zr-Y%Pd-0.15%Cr(X:1
0∼20, Y:0.0∼0.4)합금에서 첨가원소들이 정형외과와 치과용 생체재료로서의 내부식성에 미
치는 영향을 전기화학적으로 조사한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
1. Ti-X%Zr-0.4%Pd-0.15%Cr(X:10∼20)합금은 Zr함량이 증가할 수록 부동태구역 1.0V
vs. SCE전위의 전류밀도(I1.0)는 낮아지고, 전류밀도 0.1A·m2
의 전위(E0.1 vs. SCE)는 높아져 Zr함량이 20%일때 내부식성은 가장 우수하
게 나타났다.
2. Ti-20%Zr-Y%Pd-0.15%Cr(Y:0.0∼0.4)합금은 Pd가 첨가된 경우가 첨가되지 않은 경우
에 비해 부동태구역 1.0V vs. SCE전위의 전류밀도(I1.0)는 대체로 낮고, 전류
밀도 0.1A·m2의 전위(E0.1 vs. SCE)들은 높아져 내부식성은
우수하게 나타났는데, Pd함량이 0.2%일때 내부식성이 가장 우수하게 나타났다.
3. Ti-20%Zr-0.2%Pd-0.15%Cr합금, CP Ti 및 Ti-6%Al-4%V합금의 경우, 부동태구역
1.0V vs. SCE전위의 전류밀도(I1.0)는 Ti-20%Zr-0.2%Pd-0.15%Cr합금, CP
Ti, Ti-6%Al-4%V합금 순으로 높아지고, 전류밀도 0.1A·m2의 전위
(E0.1 vs. SCE)는 Ti-20%Zr-0.2%Pd-0.15%Cr합금, CP Ti, Ti-6%Al-4%V합
금 순으로 낮아져 내부식성은 Ti-20%Zr-0.2%Pd-0.15%Cr합금이 가장 우수하게 나타났다.
4. Co-30%Cr-6%Mo합금은 Ti합금에 비해 낮은 전위인 700mV vs. SCE 부근에서 전류
밀도가 급상승하기 때문에 부동태구역이 매우 좁고 Ti합금에 비해 5%HCl에서의 내부식성
은 좋지 않게 나타났다.
5. Ti-20%Zr-0.2%Pd-0.15%Cr합금의 부동태피막 조성은 주로 TiO2, Ti금
속화합물, ZrO2 등으로 형성되어 있으며, Ti-6%Al-4%V합금의 부동태피막조
성은 TiO2, Ti금속화합물, Al2O3,
V2O3등으로 주로 형성되어 있다.
#초록#
The corrosion resistance of Ti-Zr-Pd-Cr alloys were investigated in order to reveal
their possible use for new biomedical implant materials.
Titanium alloys consisting of 10∼20%Zr, 0.0∼0.4%Pd and 0.15%Cr were prepared by
vacuum arc-melting as alloying elements instead of using harmful Al and V in response
to recent concerns about the long term safety of Ti-6%Al-4%V ELI alloys.
The Ti-Zr-Pd-Cr alloys were heat-treated at 1000℃ for 2hrs under a vacuum
atmosphere. The effect of Zr and Pd for Ti alloys on the corrosion resistance for
biomedical implant was investigated by measuring the anodic polarization curve at 37℃
in 5％HCl solution deaerated by high-purity N2 gas bubbling.
The critical current density for passivation(Ic) of Ti-Zr-Pd-Cr alloys
didn't reveal markedly. Passive current density(I1.0) at 1.0V vs. SCE of
this alloys decreased with increasing Zr in the contents from 10 to 20% and decreased
with containing Pd in the range from 0.2 to 0.4%. Potential(E0.1) at 0.1A·
m-2 of this alloys increased with increasing Zr in the contents from 10 to
20% and increased with containing Pd in the range from 0.2 to 0.4%.
For the Co-30%Cr-6%Mo alloy, passivity zone is narrow, and a rapid increase of
current density result from the low potential in comparison with Ti and Ti alloys.
The corrosion resistance by the anodic polarization of Ti-20%Zr-0.2%Pd-0.15%Cr alloy
was found to be superior to those of the Ti, Ti-6%Al-4%V alloy and Co-30%Cr-6%Mo
alloy.
The passive films formed on the Ti-20%Zr-0.2%Pd-0.15%Cr and Ti-6%Al-4%V alloys
in the anodic polarization test consist mainly of TiO2, Ti compound,
ZrO2, Al2O3 and
V2O3.
anodic polarization; corrosion resistance; critical current density for passivation(IC); titanium;
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