Коррозионное поведение магниевых сплавов НЗ30К и НЗ30К, легированных серебром, в модельном растворе процесса остеосинтеза.
Авторы
DOI:
https://doi.org/10.31489/2024No3/29-36Ключевые слова:
биоимплантат, легированный серебром магниевый сплав NZ30K, локальная коррозия, остеосинтезАннотация
Изучено коррозионное поведение магниевых сплавов NZ30K и легированных в растворе Рингера-Локка 0,1 мас.% серебра NZ30K, поскольку их компоненты не токсичны для организма человека и не вызывают клинических осложнений при лечении переломов костей, а серебро обладает антибактериальными свойствами, присущими антибиотикам. Установлено, что потенциал Ecor образца NZ30K, легированного серебром, в течение первых 100 секунд испытаний составлял -1,57 В, но затем он интенсивно смещался в положительную сторону до -1,54 В в течение 512 секунд со скоростью 0,051 мВ/с, которая уменьшалась до 0,014 мВ/с после следующих 1000 секунд, и зафиксировано стационарное значение потенциала Ecor на образце. Образец был подвергнут равномерной общей коррозии, а улучшение его потенциала Ecor при его коррозионном исследовании обусловлено наиболее интенсивным селективным растворением магния, имеющего наиболее отрицательное значение стандартного потенциала среди компонентов сплава, и обогащением его поверхности Zn, Nd, Zr, Ag, имеющими положительное значение стандартного потенциала. Эта тенденция способствовала снижению скорости общей коррозии и сделала невозможным развитие локальной коррозии. Сплав NZ30K, легированный 0,1 мас.% серебра, рекомендуется для дальнейших потенциодинамических и объемных коррозионных исследований с целью обоснования его выбора в качестве конструкционного материала для изготовления биодеградируемых имплантатов при остеосинтезе.
Библиографические ссылки
Li H., Zheng Y., Qin L. (2014) Progress of biodegradable metals. Progress in Natural Science: Materials International, 24 (5), 414 – 422. DOI: 10.1016/j.pnsc.2014.08.014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2014.08.014
Samal S. (2016) High‐Temperature Oxidation of Metals. In book: High Temperature Corrosion. 156. DOI:10.5772/63000. DOI: https://doi.org/10.5772/63000
Zeng R.-C., Sun L., Zheng Y.F., Cui H.-Z., Han E.-H. (2014) Corrosion and characterization of dual phase Mg–Li–Ca alloy in Hank’s solution: The influence of microstructural features. Corrosion Science, 79, 69 – 82. DOI:10.1016/j.corsci.2013.10.028. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2013.10.028
Cui L.Y., Li X.-T., Zeng R., Ii S., Han E.-H., Song L. (2017) In vitro corrosion of Mg–Ca alloy — The influence of glucose content. Frontiers of Materials Science, 11, 284-295. DOI: 10.1007/s11706-017-0391-y. DOI: https://doi.org/10.1007/s11706-017-0391-y
Zheng Y.F., Cu X.N., Witte F. (2014) Biodegradable metals. Materials Science and Engineering: R: Reports, 77, 1-34. DOI: 10.1016/j.mser.2014.03.001. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mser.2014.01.001
Lowe T.C., Valiev R.Z. (2014) Frontiers for bulk nanostructured metals in biomedical applications. Advanced Biomaterials and Biodevices, 1 - 52. Wiley Blackwell. DOI: 10.1002/9781118774052.ch1. DOI: https://doi.org/10.1002/9781118774052.ch1
Xu W., Birbilis N., Sha G., Wang Y., Daniels J.E., Xiao Y., Ferry M. (2015). A high-specific-strength and corrosion-resistant magnesium alloy. Nature Materials, 14, 1229–1235. DOI: 10.1038/nmat4435. DOI: https://doi.org/10.1038/nmat4435
Rad H.R.B., Idris M.H., Kadir M.R. A., Farahany S. (2012) Microstructure analysis and corrosion behavior of biodegradable Mg–Ca implant alloys. Materials & Design, 33, 88-97. DOI: 10.1016/j.matdes.2011.06.057. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.06.057
Müller W.D., Nascimento M.L., Zeddies M., Córsico M., Gassa L.M., Mele M.A.F.L.D. (2007). Magnesium and its alloys as degradable biomaterials: Corrosion studies using potentiodynamic and EIS electrochemical techniques. Materials Research, 10, 5-10. DOI: 10.1590/S1516-14392007000100003. DOI: https://doi.org/10.1590/S1516-14392007000100003
Witte F., Ulrich H., Rudert M., Willbold E. (2007) Biodegradable magnesium scaffolds: Part 1: Appropriate inflammatory response. Journal of Biomedical Materials Research Part A, 81, 748–756. DOI: 10.1002/jbm.a.31170. DOI: https://doi.org/10.1002/jbm.a.31170
Witte F., Hort N., Vogt C., Cohen S., Kainer K.U., Willumeit R., Feyerabend F. (2008) Degradable biomaterials based on magnesium corrosion. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 12, 63–72. DOI:10.1016/j.cossms.2009.04.001. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cossms.2009.04.001
Ferreira P.C., Piai K.D.A., Takayanagui A.M.M., Segura-Muñoz S.I. (2008) Aluminum as a risk factor for Alzheimer's disease. Revista Latino-Americana de Enfermagem, 16, 151-157. DOI: 10.1590/S0104-11692008000100023. DOI: https://doi.org/10.1590/S0104-11692008000100023
Bach F.W., Schaper M., Jaschik C. (2003) Influence of lithium on hcp magnesium alloys. Materials Science Forum, 419-422, 1037-1042. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.419-422.1037. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.419-422.1037
Avedesian M., Baker H. (1999) ASM specialty handbook: Magnesium and magnesium alloys. Materials Park, OH: ASM Intern., 327. https://s2.iran-mavad.com/book/en/asm-specialty-handbook-magnesium-and-magnesium-alloys.pdf.
An Y., Draughn R.A., Bonucci E. (1999) Mechanical testing of bone and the bone-implant interface. CRC Press, 648. DOI: 10.1201/9781420073560. DOI: https://doi.org/10.1201/9781420073560
Greshta V., Shalomeev V., Dzhus A., Mityaev O. (2023) Study of the influence of silver alloying on the microstructure and properties of magnesium alloy NZ30K for implants in osteosynthesis. New Materials and Technologies in Metallurgy and Mechanical Engineering, 2, 14-19. DOI: 10.15588/1607-6885-2023-2-2. [in Ukrainian] DOI: https://doi.org/10.15588/1607-6885-2023-2-2
Kulyk M.F., Zasukha T.V., Lutsyuk M.B. (2012) Saponite and aerosil in animal husbandry and medicine. Textbook Vinnytsia, Ukraine: FOP Rogalska I.O., 362. [in Ukrainian].
Narivs’kyi O.E. (2005) Corrosion Fracture of Platelike Heat Exchangers. Mater Sci., 41, 122–128. DOI:10.1007/s11003-005-0140-8. DOI: https://doi.org/10.1007/s11003-005-0140-8
Narivs’kyi O.E. (2007) The influence of heterogeneity steel AISI321 on its pitting resistance in chloride-containing media. Materials Science, 2(43), 256-264. DOI: 10.1007/s11003-007-0029-9. DOI: https://doi.org/10.1007/s11003-007-0029-9
Narivs’kyi O.E. (2007) Micromechanism of corrosion fracture of the plates of heat exchangers. Mater Sci., 43, 124–132. DOI: 10.1007/s11003-007-0014-3. DOI: https://doi.org/10.1007/s11003-007-0014-3
Wang H., Estrin Y., Zúberová Z. (2008) Biocorrosion of a magnesium alloy with different processing histories. Materials Letters, 62(16), 2476-2479. DOI: 10.1016/j.matlet.2007.12.052. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2007.12.052
Salahshoor M., Guo Y. (2012) Biodegradable orthopedic magnesium-calcium (MgCa) alloys, processing, and corrosion performance. Materials (Basel), 5(1), 135–155. DOI: 10.3390/ma5010135. DOI: https://doi.org/10.3390/ma5010135
Pu Z., Song G.-L., & Yang, S. (2012). Grain refined and basal textured surface produced by burnishing for improved corrosion performance of AZ31B Mg alloy. Corrosion Science, 57, 192-201. DOI:10.1016/j.corsci.2011.12.018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.12.018
Narivs’kyi O., Atchibayev R., Kemelzhanova A., Yar-Mukhamedova G., Snizhnoi G., Subbotin S., Beisebayeva A. (2022) Mathematical modeling of the corrosion behavior of austenitic steels in chloride-containing media during the operation of plate-like heat exchangers. Eurasian Chemico-Technological Journal, 24(4), 295-302. DOI:10.18321/ectj1473. DOI: https://doi.org/10.18321/ectj1473
Narivskyi O.E., Subbotin S.A., Pulina T.V., Khoma M.S. (2022) Assessment and prediction of the pitting resistance of plate-like heat exchangers made of AISI304 steel and operating in circulating waters. Materials Science, 58, 41–46. DOI: 10.1007/s11003-022-00628-4. DOI: https://doi.org/10.1007/s11003-022-00628-4
Wang H., Estrin Y., Fu H. F. (2007) The effect of pre-processing and grain structure on the biocorrosion and fatigue resistance of magnesium alloy AZ31. Advanced Engineering Materials, 9(11), 967-972. DOI:10.1002/adem.200700200. DOI: https://doi.org/10.1002/adem.200700200
Südholz A.D., Kirkland N.T., Buchheit R.G., Birbilis N. (2010) Electrochemical properties of intermetallic phases and common impurity elements in magnesium alloys. Electrochemical and Solid-State Letters, 14(2), C5. DOI:10.1149/1.3523229. DOI: https://doi.org/10.1149/1.3523229
Zeng R.-C., Zhang J., Huang W.-J., Dietzel W., Kainer K.U., Blawert C., Wei K.E. (2006) Review of studies on corrosion of magnesium alloys. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 16(2), 763-771. DOI:10.1016/S1003-6326(06)60297-5. DOI: https://doi.org/10.1016/S1003-6326(06)60297-5
Kozlovskiy A. (2024) Study of the influence of the accumulated dose of damage in the near-surface layer on resistance to external influences associated with corrosion processes during high-temperature annealing. Eurasian Physical Technical Journal, 21(1(47)), 14–20. DOI: 10.31489/2024No1/14-20. DOI: https://doi.org/10.31489/2024No1/14-20
Ghali E. (2010) Properties, use, and performance of magnesium and its alloys in Corrosion resistance of aluminum and magnesium alloys: Understanding, performance, and testing. Wiley. Parts 3. 319 – 347. DOI:10.1002/9780470531778.ch9. DOI: https://doi.org/10.1002/9780470531778.ch9
Narivskyi O.E., Belikov S.B., Subbotin S.A., Pulina T.V. (2021) Influence of chloride-containing media on the pitting resistance of AISI321 steel. Materials Science, 57(2), 291-297. DOI:10.1007/s11003-021-00544-z. DOI: https://doi.org/10.1007/s11003-021-00544-z
