الملخص

تدخل أنواع مختلفة من الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ مثل 316L, 316LMV والفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ الخالي من النيكل والغني بالنيتروجين في التطبيقات الطبية الحيوية، نظراً لتوافقها الحيوي، وخصائصها الميكانيكية المناسبة، ومقاومتها العالية للتآكل. لكن اظهر الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ انخفاضاً في مقاومة التآكل عند اختباره في محاليل بيولوجية تحتوي على بيروكسيد الهيدروجين لمحاكاة ظروف الالتهاب داخل الجسم.
في هذه الدراسة، تم تقديم الفولاذ المزدوج المقاوم للصدأ (DSS 2205) كمرشح بديل للفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ للتطبيقات الطبية الحيوية. تم فحص سلوك تآكل الفولاذ المزدوج المقاوم للصدأ في محلول ملحي عادي. بمحاكاة تأثير إضافة كل من بيروكسيد الهيدروجين، وهو نوع من الأكسجين التفاعلي وجوده يحاكي حالة التهاب، وكذلك وجود الزلال (الألبومين)، وهو بروتين موجود بوفرة في البيئة البيولوجية. تمت دراسة سلوك التآكل عن طريق الاستقطاب الديناميكي الفعال والتحليل الطيفي للمقاومة الكهروكيميائية. وجد أن معدل تآكل الفولاذ المزدوج المقاوم للصدأ انخفض بشكل ملحوظ في وجود بيروكسيد الهيدروجين، في حين أن إضافة الألبومين لم يغير بشكل كبير من مقاومة التآكل للسبيكة.
أظهرت اختبارات التحليل الطيفي للمقاومة الكهروكيميائية زيادة في سمك طبقة الاكسيد للفولاذ نتيجة إضافة بيروكسيد الهيدروجين. كما أظهرت تجارب الاستقطاب الديناميكي الفعال أن بيروكسيد الهيدروجين، وإلى حد ما الألبومين يعملان كمثبط انودي كما يتضح من تحول قيم جهد التآكل نحو قيم موجبة وكثافة تيار التآكل نحو قيم أصغر.

ABSTRACT

Different grades of austenitic stainless steels such as 316L, 316LMV, and nickel free-high nitrogen austenitic stainless steels have been introduced for biomedical applications, owing to their biocompatibility, suitable mechanical properties and corrosion resistance. When tested in solutions containing hydrogen peroxide to simulate inflammatory conditions, austenitic stainless steels showed decrease in corrosion resistance.
In this study, 2205 duplex stainless steel was introduced as an alternative candidate for austenitic stainless steel for biomedical applications. The corrosion behavior of 2205 duplex stainless steel was investigated in normal saline solution. The effects of addition of hydrogen peroxide, a reactive oxygen species, simulating an inflammatory condition, and addition of human albumin, a protein found in the biological environment, were simulated.
The corrosion behavior was studied by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy. It was found that the corrosion rate of the 2205 duplex stainless steel significantly decreased in the presence of hydrogen peroxide, while the addition of human albumin did not significantly alter the corrosion resistance of the alloy.
Electrochemical impedance spectroscopy tests showed the increase in the thickness of the passive film of the steel as a result of addition of hydrogen peroxide. Potentiodynamic polarization experiments showed that hydrogen peroxide, and to a lower extent, human albumin served as an anodic inhibitor as indicated by the shift of corrosion potential towards more positive values and the corrosion current density towards lower values.