Nghiên cứu tính chất điện hóa của lớp titan nitrua trên hợp kim Ti 6Al 4V trong dung dịch Hanks

Hợp kim Ti-6Al-4V là một trong những hợp kim titan phổ biến nhất trong lĩnh vực y sinh. Hợp kim này được biết đến với tính chất nhẹ, độ bền cao và khả năng chống ăn mòn tốt. Tuy nhiên, trong môi trường sinh học, hợp kim này vẫn gặp phải vấn đề ăn mòn, ảnh hưởng đến tuổi thọ và hiệu quả của các thiết bị y tế. Nghiên cứu này tập trung vào việc cải thiện tính chất điện hóa của lớp titan nitrua (TiN) phủ trên hợp kim Ti-6Al-4V trong dung dịch Hanks, nhằm nâng cao khả năng chống ăn mòn. Theo một nghiên cứu gần đây, lớp phủ TiN có thể tạo ra một lớp bảo vệ hiệu quả, giúp giảm thiểu sự ăn mòn trong môi trường điện ly. Việc áp dụng lớp phủ này không chỉ giúp tăng cường độ bền của hợp kim mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong y sinh.

Tính chất điện hóa của lớp titan nitrua được đánh giá thông qua các phương pháp như phân cực thế động và tổng trở điện hóa. Kết quả cho thấy lớp phủ TiN có khả năng bảo vệ tốt hơn khi được phún xạ ở công suất cao. Cụ thể, hiệu suất bảo vệ đạt 91,81% ở công suất 200 W. Điều này cho thấy rằng lớp titan nitrua không chỉ cải thiện tính chất bề mặt mà còn tạo ra một lớp bảo vệ hiệu quả chống lại sự ăn mòn. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, lớp phủ TiN có khả năng hấp thụ nước thấp hơn, từ đó giảm thiểu sự ăn mòn. Việc phân tích điện hóa cho thấy rằng lớp phủ này có thể tạo ra một lớp thụ động, giúp ngăn chặn sự xâm nhập của ion trong dung dịch Hanks.

Phân tích bề mặt lớp phủ TiN sau khi ngâm trong dung dịch Hanks cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các công suất phún xạ. Kết quả từ kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy bề mặt lớp phủ ở công suất 200 W ít bị ăn mòn hơn so với các công suất thấp hơn. Điều này chứng tỏ rằng công suất phún xạ cao không chỉ tạo ra lớp phủ dày hơn mà còn cải thiện tính chất cơ học và điện hóa của lớp titan nitrua. Phân tích tán sắc năng lượng (EDS) cũng cho thấy sự phân bố đồng đều của các nguyên tố trong lớp phủ, điều này góp phần vào khả năng chống ăn mòn của lớp phủ TiN. Những phát hiện này có thể giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất lớp phủ cho các ứng dụng y sinh.

Lớp titan nitrua có nhiều ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, đặc biệt là trong việc chế tạo các thiết bị cấy ghép. Với tính tương thích sinh học tốt và khả năng chống ăn mòn cao, lớp phủ TiN có thể được sử dụng để cải thiện tuổi thọ của các thiết bị y tế. Nghiên cứu này không chỉ cung cấp thông tin về tính chất điện hóa của lớp phủ mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các vật liệu y sinh. Việc áp dụng lớp phủ TiN có thể giúp giảm thiểu chi phí thay thế và sửa chữa thiết bị y tế, đồng thời nâng cao hiệu quả điều trị cho bệnh nhân. Điều này cho thấy rằng nghiên cứu về lớp titan nitrua không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong ngành y tế.