人类19世纪发现了钛元素,而纯金属钛直到1910年才被提取出。由于钛冶炼困难,必须使用氯气与惰性气体,或是在真空中进行,直到20世纪40年代中期才能够工业化生产海绵钛。金属钛冶炼的工业化一实现,钛就以重量轻、耐腐蚀性好而成为“神奇的金属”,得到了迅猛发展。
钛是具有强烈钝化倾向的金属,在空气中和氧化性或中性水溶液中,能迅速生成一层稳定的氧化性保护膜。即使遭到破坏,也能迅速自动恢复,因此钛在氧化性、中性介质中具有优异的耐腐蚀性。
钛合金在我国舰船中的防腐蚀应用
各国海军及造船行业对钛材在舰船上的应用研究十分重视,先后研究开发了专用的铁合金系列,并在舰船上大量采用钛合金,以提高舰船设备运行的可靠性和使用寿命。
我国海疆辽阔,南北跨越温热两大气候带,不同地域有不同的海洋环境。在海洋环境下的大气中含有大量的氯离子,具有较高的导电率,易在金属表面形成微观腐蚀电池和宏观腐蚀电池,增加了腐蚀的活性,可破坏金属表面的钝化膜,促使形成孔蚀和缝隙腐蚀。就算是在一般大气条件下,耐腐蚀性能良好的不锈钢在海水中也会发生局部腐蚀。
钛合金相比其他金属来说,有着良好的耐海水腐蚀性能,所以在舰船上得到了广泛的应用。
钛合金在口腔方面的应用
钛及钛合金作为医用金属材料可追溯到20世纪40年代初,Bothe等人首次把钛引入到医学领域;20世纪50年代初,英美等国家首先采用纯钛来制造接骨板、螺钉、髓内钉和髋关节等植入物器械。1958年,Branemark等人首次将钛合金引入到口腔领域,率先开展了对牙科钛种植体的研究,并于1965年将其应用于临床,并提出了骨结合的理念;20世纪60年代,Buehler利用钛镍合金的超弹性和记忆效应将其用于制作正畸丝;20世纪80年代起,美、日、德等国开始将钛及钛合金用于制作牙科冠、桥、基托、卡环和冠钉等,现在钛材已越来越受到牙科医生和患者的重视。
口腔用钛及钛合金材料的优势
①在酸性和碱性环境下溶化量少,无腐蚀、变色问题。
②安全性高,不会出现镍合金引起的超敏反应。
③钛由于对磁共振成像无磁场干扰,患者做磁共振成像检查时无须拆掉义齿或种植体。
④纯钛的密度仅为4.5g/cm,与自然牙齿的密度接近,制作的义齿重量轻,镶牙装着感好。
⑤纯钛的热传导率低,对牙髓无刺激性。
⑥与传统的口腔材料相比,具有咀嚼时不改变食物味道的特性。因此,钛及钛合金是迄今为止临床应用效果最佳的口腔材料