September 4th, 2016
هنا ، نقدم بروتوكولا لإعداد وتشغيل نظام التآكل الديناميكي الجهد في المختبر لتحليل تآكل التأليب للأجهزة الطبية المعدنية الصغيرة.
الهدف العام من هذا الإجراء هو توفير إعداد موثوق به يستخدم لتنفيذ التآكل الديناميكي الجهدي على عينات معدنية صغيرة. يمكن لهذه الطريقة الإجابة على الأسئلة الرئيسية في المجال الطبي الحيوي ، مثل القدرة على استنتاج قابلية الزرع أو المواد للتآكل. الميزة الرئيسية لهذه التقنية هي أنها طريقة غير مكلفة نسبيا لتآكل العينات المعدنية الصغيرة.
قم ببناء حامل العينة من فواصل من الفولاذ المقاوم للصدأ وبرغي ملولب من الفولاذ المقاوم للصدأ M3 مثبت في مكانه باستخدام صمولة سداسية M3. قم بإزالة رأس المسمار الملولب باستخدام كماشة ، وقم بتلميع الجزء المقطوع للحفاظ على نمط الخيط. عندما تكون جميع المكونات الفردية جاهزة ، قم بتجميع حاملات الأقطاب الكهربائية.
يحتويكل حامل قطب كهربائي على ثلاثة فواصل متصلة ببعضها البعض بواسطة مسامير M3 ، مما ينتج عنه مقبض 11.5 سم. ضع الصواميل السداسية عند تقاطع المسمار والفواصل لقفل الاتصال. بمجرد تجميع حاملات الأقطاب الكهربائية ، قم بتطبيق طبقات متعددة من ورنيش التوقف لمنع قضبان الفولاذ المقاوم للصدأ من التآكل أثناء غمرها في غرفة التآكل.
للقيام بذلك ، قم بتغطية نصف كل حامل قطب كهربائي بسرعة واتركه يجف قبل طلاء النصف الآخر. سيساعد ذلك في الحصول على طبقة كاملة محكمة الغلق دون الإضرار بالمناطق المراد تغطيتها. ضع الأقطاب الكهربائية في وضع مرتفع في غطاء الدخان حتى تجف.
تأكد من أن المناطق المطلية حديثا لا تلمس الأسطح الأخرى ، لأن ذلك سيؤدي إلى تدمير الطبقة المطبقة. قم بتنظيف وعاء التآكل قبل كل عملية تآكل. افرك الوعاء بمنظفات منزلية واشطفه جيدا بماء الصنبور.
كرر هذه الخطوة ثلاث مرات. بعد ذلك ، اشطف وعاء التآكل ثلاث مرات بالماء منزوع الأيونات لإزالة الملوثات المحتملة الموجودة في ماء الصنبور. بمجرد اكتمال الشطف بالماء منزوع الأيونات ، اسكب 300 مل من الإيثانول بنسبة 95٪ في وعاء التآكل وقم بالدوران حولها لملامسة جميع الأسطح الداخلية.
اسكب الإيثانول وكرر هذه الخطوة ثلاث مرات. اترك وعاء التآكل تحت غطاء الدخان لمدة 30 دقيقة للسماح لكل الإيثانول بالتبخر تماما قبل شطفه بالمنحل بالكهرباء لاستخدامه في تشغيل التآكل ، كما هو موضح في بروتوكول النص. القطب الكهربائي العامل هو برغي الفولاذ المقاوم للصدأ ، العينة قيد التحليل.
قبل إدخال القطب الكهربائي في وعاء التآكل ، امسحه بمنديل مبلل بالإيثانول بنسبة 80٪ ، وضعه في دورق زجاجي مملوء ب 100 مل من محلول ملحي مخزن بالفوسفات. استخدم دبوس توصيل لتوصيل حاملات الأقطاب الكهربائية بأحمالات القطب الكهربائي ، ضع الحمالات الكهربائية في نقاط دخول غطاء وعاء التآكل. أغلق وعاء التآكل بغطاء تفاعل زجاجي ومشبك لضمان إحكام تسرب مقاوم للماء.
يوفر غطاء الغرفة خمس نقاط دخول للجهاز التجريبي والقياس. استخدم تكوينا ثلاثي الأقطاب الكهربائية ، يتكون من مرجع وعداد وقطب كهربائي يعمل. بالنسبة للقطب المرجعي ، استخدم قطب كهربائي قياسي من كلوريد الفضة والفضة.
بالنسبة للقطب المضاد ، استخدم شبكة بلاتينية مثنية بشكل فضفاض للالتفاف حول العينة قيد الاختبار. بمجرد إغلاق الغرفة بجميع الأقطاب الكهربائية الموضوعة داخل وعاء التآكل ، اضبط درجة الحرارة على 37 درجة مئوية ، وافتح صمام النيتروجين بمعدل تدفق 150 سم مكعب في الدقيقة. اترك درجة الحرارة والنيتروجين يعملان لمدة 60 دقيقة قبل إجراء الجري.
حافظ على تشغيل النيتروجين طوال مدة التجربة. قم بإجراء توصيلات كهربائية بين إحصائيات القوة والأقطاب الكهربائية الثلاثة ، ثم قم بتشغيل إحصائيات القدرة. اترك العينة لتحقيق التوازن والاستقرار داخل بيئة وعاء التآكل.
تختلفالمدة الزمنية لذلك وتعتمد على المواد. راقب الإمكانات باستخدام طريقة عرض القياس لتحديد ما إذا كان قد تم الوصول إلى الظروف المستقرة. ستكون القوة ثابتة بدون تقلبات عند تحقيق ظروف مستقرة.
حدد إجراء إحصائيات الجهد الفولتميلي الدوري ضمن طريقة عرض الإعداد من علامة تبويب الإجراء. حدد خيار أتمتة النطاق الحالي. اضبط أعلى تيار في النطاق على 10 مللي أمبير وأقل تيار في النطاق ليكون 10 نانوأمبير للقطب الكهربائي العامل.
تأكد من التحكم في اختيار القطع النهائي من خلال الإمكانات ، عن طريق ضبط معلمة عودة الدورة إلى 800 مللي فولت للسماح بإكمال حلقة التباطؤ. سجل إمكانات الدائرة المفتوحة، أو OCP، من طريقة عرض القياس في مربع نص معلمة OCP. اضبط إمكانات البداية بمقدار 100 مللي فولت أقل من قيمة OCP المسجلة.
اضبط جهد الرأس العلوي على 800 مللي فولت ، والرأس السفلي إلى 100 مللي فولت أقل من جهد البداية ، وإمكانية التوقف إلى 100 مللي فولت أقل من جهد الرأس السفلي. بعد ذلك ، اضبط معدل المسح على 0.001 فولت في الثانية ، والخطوة المحتملة على 0.0024 فولت في الثانية. الآن ، اضغط على ابدأ.
لإزالة العينة من حامل القطب الكهربائي ، قم بإعداد ثلاث عبوات صغيرة سعة 50 مل من ثنائي كلورو ميثان تحت غطاء الدخان. قم بإزالة العينات المختبرة من حاملات الأقطاب الكهربائية عن طريق غمر الطرف السفلي من الحامل في ثنائي كلورو الميثان لمدة 30 دقيقة داخل غطاء الدخان. بمجرد فصلها ، ضع العينة في البرطمان التالي من ثنائي كلورو ميثان واتركها لمدة 15 دقيقة.
كرر هذه العملية مع الشطف الثالث والأخير للتخلص من أي طلاء زائد على أقسام المرفقات بالعينة. تظهر هنا النتائج التمثيلية لمسح الاستقطاب الديناميكي الجهدي من تشغيل التآكل للفولاذ المقاوم للصدأ 316 ، والذي يمكن استخدامه بشكل أكبر لاستخراج معلمات التآكل المهمة التي توفر توصيف التآكل لعينة الاختبار. يوضح فحص الاستقطاب هذا اتجاه عمليات المسح الأمامي والعكسي.
ويحدد النقطة التي يتم عندها ملاحظة إمكانات الحماية وإمكانات التأليب. يتم عكس حلقة التباطؤ عند الجهد المحدد وتعود لاعتراض المنحنى الأنودي ، وتحديد إمكانات الحماية. من الأهمية بمكان أن يكون لديك نظام يوفر عمليات مسح عالية الجودة ، قابلة للتكرار وموثوقة ، حيث يتم استخدام مخططات الاستقطاب الديناميكي الجهدي لحساب تيار التآكل وإمكانات التآكل باستخدام استقراء تافيل.
بمجرد إتقانها ، يمكن القيام بهذه التقنية في غضون ساعتين تقريبا إذا تم إجراؤها بشكل صحيح. هذا لا يشمل وقت تآكل العينة ، لأن هذه المرة تعتمد على المواد. أثناء محاولة هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر عدم تلويث أي أقطاب كهربائية وأي أواني زجاجية قبل تشغيل التآكل.
الحد من أي شوائب أمر بالغ الأهمية. باتباع هذا الإجراء ، يمكن إجراء طرق أخرى مثل مسح المجهر الإلكتروني ، أو تحليل السطح ، أو تقنيات التصوير الأخرى ، أو القياس الكمي لتقنيات التآكل ، من أجل الإجابة على أسئلة إضافية. بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية إجراء نظام تآكل كهربائي ديناميكي موثوق.
لا تنس أن العمل باستخدام microstop laquer يمكن أن يكون خطيرا للغاية ، ويجب دائما اتخاذ الاحتياطات مثل القفازات المزدوجة والعمل تحت غطاء الفيلم أثناء تنفيذ هذا الإجراء.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
يوضح هذا البروتوكول طريقة لإعداد وتنفيذ نظام تآكل كهربائي محتمل في المختبر لتقييم تآكل الثقوب في الأجهزة الطبية المعدنية الصغيرة. يهدف إلى تقييم قابلية المواد المستخدمة في التطبيقات الطبية الحيوية للتآكل.
Assessing corrosion susceptibility of metallic biomaterials is critical for predicting implant longevity and failure risk in physiological environments. Potentiodynamic polarization provides quantitative electrochemical parameters that enable mechanistic de-risking of material candidates early in discovery. This cost-effective in vitro method supports target validation by linking material properties to functional performance in biomedical contexts.
This method fits within the discovery continuum from early material screening to preclinical validation by providing corrosion behavior datasets that inform go/no-go decisions.