Стекломагниевый лист недостатки: Недостатки стекломагниевого листа – СМЛ панелей

Недостатки стекломагниевого листа – СМЛ панелей

Не так давно на рынке строительных и отделочных материалов появились стекломагниевые листы, сразу завоевавшие большую популярность, благодаря своим высоким эксплуатационным показателям. Среди компонентов панелей выделяют стекло вулканического происхождения, оксиды и хлориды магния, магнезит естественного происхождения и перлит. Смешивание всех этих составляющих в определенной пропорции гарантирует продукции высокие эксплуатационные параметры. Некоторые производители дополнительно применяют древесную стружку мелкого помола и стеклоткань, способствующую повышению прочности.

Некоторые минусы

Сразу стоит отметить, что недостатки СМЛ листов характерны исключительно для товара низкого качества. Выражаются они в следующем:

  • Недобросовестные производители используют в процессе изготовления мел, асбест, известь. Все эти компоненты не приветствуются оригинальной технологией, так как снижают устойчивость панелей к огню и влаге, делают его небезопасным, провоцирующим выделение мелкой пыли, чрезвычайно вредной для людей, страдающих от аллергии.
  • СМЛ невысокого качества могут выделять соли, ускоряющие процессы коррозии, способной вывести из строя металлоконструкции каркаса или опалубки.
  • К недостаткам стекломагниевого листа косвенно можно отнести достаточно высокую стоимость качественного товара, но она, однако, полностью компенсируется техническими параметрами и разнообразием эксплуатации.

Масса преимуществ

Достоинств у качественного материала множество:

  • Устойчивость к воздействию влаги, в том числе и непосредственному контакту с водой, то есть изделия пригодны для установки в бассейнах, ванных комнатах, саунах и предбанниках.
  • Оригинальная производственная технология предполагает полное отсутствие опасных компонентов, благодаря чему допускается монтаж в медицинских учреждениях и образовательных организациях.
  • Высокий уровень механической прочности, СМЛ выдержит нагрузки, десятикратно превышающие нормы для гипсокартона.
  • Если сделать на листе торцевой надрез, то удастся увидеть слоистость его структуры. Данная особенность повышает теплоизоляционные показатели материала, защищает помещение от постороннего шума, способствует увеличению механической прочности.
  • Наиболее дорогие листы выдерживают прямой контакт с температурой в 1200 градусов, благодаря чему пригодны даже при отделке каминов.
  • Листы эластичны, выдерживают нагрузку на изгиб до 16 МПа, то есть пригодны для воздания арок и других декоративных конструкций сложной конфигурации.
  • Минимальная масса листов облегчает работу, исключает нужду в использовании специального подъемного оборудования.

Особенности выбора

Чтобы гарантированно приобрести товар высокого качества, необходимо обратить внимание на ряд его особенностей:

  • Цвет. Бежевый или желтоватый оттенок – хороший признак, подделки характеризуются белым и серым цветом.
  • Наличие мелкой пыли на поверхности плиты – плохой признак, определить его удастся, просто проведя ладонью по материалу.
  • Торцы. Сколы на краях, постоянные заусенцы, образующиеся в процессе резки и пиления, говорят о том, что материал произведен с нарушениями технологии, не отличается высоким качеством.
  • Если в воду на несколько часов поместить стекломагниевую панель низкого качества, то спустя это время она станет мутной.
  • Флизелин. На качественных листах флизелин не используется, данный материал позволяет недобросовестным производителям скрыть технологические дефекты. Опасность также заключается в том, что он существенно снижает устойчивость СМЛ к огню.

Таким образом, данные листы представляют собой материал, по сути, не имеющий недостатков. Покупателю необходимо лишь внимательно подойти к выбору продукции, чтобы не столкнуться с контрафактным товаром.

СМЛ – отзывы по использованию стекломагнезита на фасадах и в отделке

На стекломагниевый лист СМЛ отзывы на строительных форумах и в сообществах весьма противоречивые. И это неудивительно.

Почему? Потому что сам этот материал весьма новый, до конца все его свойства не изучены. А его уже пробуют использовать в строительстве. И не только в регионах с умеренным климатом, а даже в районах с самыми экстремальными погодными условиями.

Давайте попробуем разобраться, почему одни владельцы частных домов хвалят этот материал, а другие пишут про него весьма нелестные отзывы.

Характеристики стекломагнезита

Посмотрим, какие у стекломагниевого листа есть плюсы и минусы, которые характеризуют его как строительный и фасадный материал.

СМЛ плюсы

Самыми востребованными в частном строительстве характеристиками СМЛ являются его негорючесть, относительная легкость, гибкость и относительная дешевизна. Ближайшими к нему по характеристикам фасадными материалами будут два – это фиброцементные панели и металлокомпозитные панели.

Однако фиброцемент относительно СМЛ тяжелый, а его цена от проверенных производителей просто зашкаливает.

Что касается металлокомпозитных панелей, то отформованные на производстве они не поддаются в дальнейшем какой-либо правке, выгнуть их в ходе монтажа на фасад нереально. Связано это с тем, что обычно металлокомпозитные панели выпускаются в виде готовых конструкций с ребрами жесткости, которые обеспечивают им прочность и сохранение геометрических размеров.

В отличие от своих конкурентов стекломагниевый лист можно не только гнуть во время монтажа, но также изгибать его сразу в двух плоскостях. Это позволяет обшивать не только цилиндрические каркасы, но и использовать СМЛ как обшивку для конусообразных конструкций.

Как уже упоминалось выше, СМЛ не горит. Весь мир обошли кадры, на которых стекломагниевые листы нагревают при помощи газовой горелки. Листы коптятся, но не горят.

Кроме того, СМЛ легкий, его можно монтировать в одиночку, поднимая и закрепляя на стенах даже листы большой площади.

Это все плюсы. Какие же минусы есть у этого материала?

СМЛ минусы

Во-первых, несмотря на приличную гибкость, стекломагниевый лист все-таки можно сломать, если пытаться использовать его при обшивке сложных конфигураций каркасов.

Во-вторых, российские морозы оказались «не по зубам» этому фасадному материалу. И пусть он широко используется за рубежом и в России, а также в Украине, Белоруссии и Казахстане, использовать его в северных регионах вряд ли возможно.

Фасады домов, обшитые СМЛ, в северных районах уже в первый зимний сезон приходят в негодность. При продолжительных температурах ниже -30С -40С, стекломагниевые листы становятся чрезвычайно хрупкими. В отличие от винилового сайдинга, для того чтобы сломать СМЛ в таких условиях не нужно механического воздействия. Поверхность стекломагнезита от экстремально низкой температуры сама покрывается сеткой трещин.

И, в-третьих, одним из самых больших минусов СМЛ является то, что его чрезвычайно просто подделать. Огромное количество подделок, наводнивших рынок, а также отсутствие единого источника распределения и, как следствие, отсутствие дилерских сетей, привело к тому, что потребитель начинает терять доверие к этому материалу.

Ведь отличить натуральный СМЛ от подделки сможет только опытный строитель – фасадник. Часто в регионах а строительных рынках вовсе нет настоящего СМЛ, а продаются сплошь и рядом только подделки под него.

Естественно, такой «стекломагнезит» не только ломается в первую же зиму, но еще и отлично горит, поскольку изготавливается на основе дешевого винила.

Отзывы по СМЛ

Итак, какие по СМЛ отзывы есть у владельцев частных домов, использовавших этот материал для обшивки фасадов.

Антон Федосеев, строитель, Елабуга: «Работаем с СМЛ достаточно давно. Обшиваем фасады поселков, которые строятся компаниями под продажу. В Татарстане уже несколько поселков почти по сотне домов стоят со стекломагниевым листом на фасадах, я выкладывал фото в теме. Хороший материал, только надо понимать, куда его можно применять, а куда нельзя.

У нас люди не слушают все, а слушают по верхам. Услышал про что-то и давай везде его использовать. А потом еще жалуются, что не так. Так с любым материалом можно попасть, буть то виниловый сайдинг или металлосайдинг».

А вот что думают про стекломагниевый лист владельцы частных домов.

Валерий Заикин, владелец дома, Тюмень: «использовать СМЛ на фасаде дома нам предложили подрядчики, строительная фирма. Материал новый, но обещали, что он не горит, будет легкий и не выцветает. Смонтировали, швы зашили темными планками под фахверк. Первую зиму дом отстоял нормально. А вот во вторую были продолжительные морозы в январе и весь фасад покрылся мелкими трещинами. Просим фирму что-то сделать, а они отвечают, что ничего поделать не могут».

Как видите отзывы по СМЛ противоречивые. Однако, как уже было написано выше, это из-за того, что и у этого «чудо — материала» есть свои ограничения по использованию его на фасаде.


Стекломагнезитовый лист: применение, недостатки | Советы специалистов

В настоящее время использование штукатурных растворов в отделочных работах заметно сократилось. Это связано, прежде всего, с появлением листовых отделочных материалов. С совершенствованием технологии производства заметно снижается их стоимость, а полученный результат значительно превосходит возможности обыкновенной штукатурки.

Учитывая неудобства и сложности, возникающие при работе, как с цементными, так и с известковыми растворами, отказаться от такого способа отделки в пользу листового материала весьма резонно. Помимо этого, благодаря использованию в строительстве плит удается избежать растрескивания, отслоения и других недостатков, присущих оштукатуренным поверхностям.

Характеристики листовых материалов довольно разнообразны, поэтому подобрать материал оптимальный в конкретно взятом помещении не составит особого труда. Наряду с такими материалами как, гипсокартон, ЦСП, ДВП, ДСП, стекломагнезитовый лист, применение недостатки, достоинства и основные эксплуатационные характеристики которого будут рассмотрены в статье, достаточно широко используется как для внутренней, так и для внешней отделки помещений.

Для правильного определения материала необходимо знать его структуру, свойства, преимущества, недостатки, применение стекломагнезитового листа. Тщательно ознакомиться с его эксплуатационными характеристиками.

Что такое стекломагнезит?

Основными компонентами, определяющими свойства, и сферу применения стекломагниевых листов являются:

  • Оксид магния;
  • Хлорид магния;
  • Мелкодисперсная древесная стружка;
  • Перлит;
  • Армирующая сетка из стекловолокна.

Линейные размеры стекломагниевого листа составляет 2440х1220 мм, а толщина может варьироваться от 3 до 20 мм.

Важной особенностью материала является преднамеренное разделение на классы в зависимости от эксплуатационных характеристик, процентного соотношения компонентов и общего качества изделия. В зависимости от класса область применения стекломагнезитового листа может значительно различаться.

Использование материалов низких сортов допускается только для внутренней отделки помещений с незначительными показателями влажности и не предусматривает значительных механических нагрузок, в то время как материал премиум класса универсален и может быть использован даже для наружных работ.

Кроме этого, использование СМЛ, возможно как при простой облицовке, так и для декоративно-прикладных работ, имеет еще одну важную особенность: две стороны плиты имеют абсолютно разную текстуру, поэтому практически невозможно сказать, какая сторона лицевая. Дело в том, что одна сторона (СМЛ) отличается высоким качеством и если монтаж был проведен качественно, не нуждается даже в финишной отделке. Другая сторона имеет шероховатую поверхность с повышенной адгезией, что более удобно для нанесения слоя шпаклевки.

Качественный стекломагнезитовый лист настолько универсален, что сфера его использования заслуживает более детального рассмотрения, однако, как говорилось выше, не стоит забывать о том, что вряд ли существует другой материал, возможность использования которого настолько зависит от его качества.

Стекломагниевый лист – применение

Как уже говорилось, СМЛ можно использовать как внутри, так и снаружи здания. При внутренних работах материал можно использовать как для укладки пола, так и для монтажа подвесных потолков, для выравнивания стен и создания поверхностей под укладку керамической плитки, другими словами, трудно найти в помещении такое место, где его нельзя было бы использовать. В зависимости от толщины возможны следующие варианты применения стекломагнезитового листа:

  • 4-6мм используются для монтажа ярусных и гладких подвесных потолков;
  • 6мм оптимальная толщина для выравнивания любых дефектов стен;
  • 10мм применяют, как правило, для устройства чернового настила полов;
  • Стекломагнезитовые листы 10 мм и более широко используется для фасадной отделки и монтажа несъемной опалубки.

Для правильного выбора материала необходимо изучить условия эксплуатации и возможные неблагоприятные воздействия, поэтому рассмотрим его сильные и слабые стороны.

Преимущества стекломагниевого листа

Говорить о достоинствах и недостатках, применения стекломагнезитового листа весьма непросто, поскольку они зависят от качества магнезита (СМЛ). Например, при одной и той же толщине плит, сравнивать плюсы и минусы премиум материала и эконом листов невозможно, поскольку эти листы не имеют между собой ничего общего, помимо названия. И все же попытаемся выделить принципиальные моменты. К безусловным достоинствам материала можно отнести:

  • Высокая механическая прочность;
  • Легкость, при практически одинаковых размерах стекломагниевый лист два раза легче гипсокартона той же толщины;
  • Гибкость, обеспечивающая возможность монтажа криволинейных поверхностей;
  • Повышенная огнестойкость;
  • Наличие антисептических и бактерицидных свойств.

Перечисленные достоинства обеспечивают использование стекломагниевого листа в любой области строительства. Особо следует отметить экономическую целесообразность использования: дело в том, что при монтаже глянцевой поверхностью наружу не обязательно проведение финишных работ перед поклейкой обоев и последующей покраской, в масштабах всего ремонта это позволяет сэкономить значительные средства.

Учитывая объективные факторы, можно сказать, что минусы магнезита (СМЛ) не носят системного характера и проявляются только в случае некачественного материала, и все же отметим наиболее характерные:

Недостатки стекломагнезитового листа

  • В случае несоблюдения технологических параметров, резко возрастает хрупкость;
  • Увеличивается количество сколов и других дефектов как на поверхности плит, так и по периметру;
  • Особую опасность представляет использование некачественного материала на ответственных участках строительства.

Если сопоставить плюсы и минусы то получается что стекломагниевый лист (СМЛ), характеристики которого, является универсальным отделочным материалом. Использование его для всего спектра строительных работ позволяет за счет оптовых закупок экономить существенные суммы. Высокие эксплуатационные показатели стекломагнезитового листа обеспечивают проведение ремонта на самом высоком уровне.

СМЛ стекломагниевые листы: что это, где и как применять

Оглавление:
СМЛ: стекломагниевые листы и их технические характеристики
Преимущества и недостатки использования магнезита в строительстве
Применение магнезита в строительстве: тонкости работ

Если вы считаете, что заменить такой удобный в использовании листовой материал, как гипсокартон или ОСП, невозможно, то вы ошибаетесь. Уже сравнительно давно в строительстве применяются СМЛ (стекломагниевые листы), которые по своими характеристикам намного превосходят и ОСП, и гипсокартон, и даже гипсоволокно. Именно этот материал мы изучим в данной статье, в которой вместе с сайтом stroisovety.org разберемся с назначением такого материала, его техническими характеристиками, а также узнаем, какими преимуществами и недостатками он обладает.

Плита магнезитовая фото

СМЛ: стекломагниевые листы и их технические характеристики

Ходить вокруг да около этого замечательного строительного материала мы не будем и сразу приступим к изучению его технических характеристик. Разобравшись с ними, можно сложить ясное представление о любом строительном материале. Стекломагниевые листы имеют следующие технические характеристики.

  1. Габаритные размеры. В отличие от гипсокартона, стекломагниевые листы могут производиться разной толщины – если в первом случае этот размер унифицирован и может составлять либо 9,5мм, либо 12мм, то в случае с магнезитом он может варьироваться в пределах от 3 до 30мм. Если нужен более толстый материал, то он может быть с легкостью изготовлен на заказ. Листы магнезита имеют стандартную ширину равную 1222мм, а также длину, составляющую 2280мм или 2440мм.
  2. Плотность – как правило, она составляет 1-1.1 г/см3, что гораздо выше, чем у гипсокартона и даже ОСП. Именно этот фактор позволяет использовать магнезит для сооружения напольных покрытий.
  3. Водостойкость, которой обладает магнезитовая плита, составляет 95%. Этот материал смело можно использовать во влажных помещениях. Кроме того, при длительном воздействии стопроцентной влажности магнезитовые листы практически не разбухают – их коэффициент деформации составляет всего 0,34%.
  4. Прочность на изгиб. Если сравнивать эту характеристику с другими листовыми материалами, то здесь магнезит находится примерно посередине – он в три раза прочнее гипсокартона и в 0,5 раз слабее плит ОСП.

СМЛ стекломагниевые листы фото

Кроме того, изучая технические характеристики стекломагниевых листов, не следует забывать и о том, что этот материал отличается стойкостью к длительному воздействию высоких температур и открытого огня. Имея толщину всего 6мм, он способен противостоять огню в течение 120 минут и при этом выдерживать температуру до 1200˚С. Также магнезит достаточно легко противостоит морозам и выдерживает более 50 циклов заморозки и нагрева. Этот нюанс позволяет производителям устанавливать достаточно длительную гарантию на материал. И, конечно же, ударная прочность, которой гипсокартон может только позавидовать.

Стекломагниевый лист: технические характеристики

Преимущества и недостатки использования магнезита в строительстве

Вышеописанные технические характеристики, которыми обладают стекломагниевые листы, дают при их использовании следующие преимущества.

  • Влагостойкость. Устанавливая такие плиты, можно быть уверенным в неизменности их форм и размеров от воздействия высокой влажности. Можно сказать даже больше – магнезит успешно противостоит воздействию перегретого пара.
  • Экологичность – магнезит не содержит асбеста и других вредных материалов.
  • Прочность и твердость. Этот материал, в отличие от гипоскартона, пробить кулаком не получится.
  • Звукоизоляция и теплоизоляция – этим качествам как нельзя лучше способствует слоеная структура магнезита.
  • Огнеупорность. Этот негорючий материал нашел свое место при отделке каминов.
  • Эластичность – стекломагниевые плиты можно изогнуть практически под любым радиусом. В отличие от него, изогнуть гипсокартон по малому радиусу не получится.
  • Малый вес и удобство в монтаже. Работать с таким материалам ничуть не сложнее, чем с гипсокартоном.
  • Высокая степень сцепления с любыми строительными материалами. Его можно клеить на стену, выполнять крепление магнезита саморезами, шпаклевать, оштукатуривать и оклеивать обоями. В этом отношении он практически ничем не отличается от гипсокартона.

Преимущества и недостатки стекломагниевого листа

Недостатки, которыми обладает стекломагниевый лист, можно сосчитать на пальцах. К ним можно отнести всего две вещи – это его стоимость, которая в несколько раз превосходит гипсокартон, а также высокая прочность, если ее рассматривать с точки зрения обработки этого материала.

Если вы собираетесь пилить магнезит ножовкой или лобзиком, то следует позаботиться о внушительном запасе сменных пилок. Тупятся они очень быстро!

Как резать стекломагниевый лист фото

Применение магнезита в строительстве: тонкости работ

Несмотря на все свои высокие характеристики, монтаж стекломагниевых листов осуществляется достаточно просто – в этом отношении он практически ничем не отличается от гипсокартона. Как и говорилось выше, разница заключается исключительно в порезке: если речь идет о криволинейных контурах, то понадобится затупить не одну сменную пилку на лобзик. Что касается прямых резов, то магнезит достаточно легко режется обычным строительным ножом.

СМЛ стекломагниевые листы: применение

Подходя к вопросу различных тонкостей в работе с магнезитом, не лишним будет упомянуть и его высокую гибкость – цельный лист магнезита легко согнуть как по длине, так и по ширине. Следует понимать, что чем тоньше полоса изгибаемого материала, тем проще она гнется. Именно это свойство позволяет использовать стекломагниевые листы для изготовления потолков сложной конфигурации.

Если дальше рассматривать область применения стекломагниевых листом (СМЛ), то не лишним будет упомянуть и о создании с их помощью черновых полов. Это один из вариантов сухой стяжки, которая по прочности во много раз превосходит даже хваленые системы Knauf. По большому счету применение магнезита для изготовления пола дает массу преимуществ – такой пол будет практически вечным!

Применение магнезита в строительстве и ремонте

Вот, в принципе, и все. Подводя итоги всему вышесказанному, можно сделать вывод о том, что лучшего листового материала, чем СМЛ (стекломагниевые листы) вы не найдете. Его широкому распространению в ремонте и строительстве мешает только стоимость этого материала. Как правило, он применяется в помещениях, где существует большой риск возникновения пожаров, а также для изготовления конструкций, которые имеют прямой контакт с огнем или высокими температурами.

Автор статьи Александр Куликов

структура и характеристики, преимущества и недостатки применения СМЛ

Стекломагниевый лист (магнелит или СМЛ) — это очень современный стройматериал, отличающийся уникальными эксплуатационными свойствами. Его используются и для внешней, и для внутренней отделки. Некоторые строители считают, что эти полотна могут составить очень достойную замену привычному гипсокартону, так как СМЛ превосходит его по нескольким показателям.

Общая информация о материале

Магнелит имеет интересную структуру. В составе плит содержится перлит, магниевый оксид, мелкодисперсионная стружка древесины и сетка из стеклоткани. Производители пользуются разным процентным соотношением компонентов, что обусловлено различными группами материала: Экономкласс, Стандарт и Премиум. Если вам необходимы максимально прочные полотна, то рекомендуется выбирать продукцию с максимальным содержанием магниевого оксида.

Структура листов СМЛ

Магнелит выпускается в виде листов с толщиной в пределах 4−12 миллиметров. Самые распространенные размеры — 2440×1220 мм. Внешняя поверхность листа очень гладкая и не нуждается в какой-то дополнительной обработке. На нее сразу можно наносить красящие составы или обои. Другая сторона имеет более шероховатую структуру. Монтаж материала может производиться обеими сторонами. Зачастую полотна устанавливаются тыльной поверхностью наружу, чтобы ее можно было обработать штукатуркой.

Основные сферы применения

Рассматриваемый материал имеет очень обширную сферу использования. Его приобретают для облицовки и общественных, и промышленных, и жилых построек. В строительстве частных объектов стекломагнезитовые применяются при монтаже:

  • стен;
  • арок;
  • подвесных потолочных конструкций;
  • перегородок и т. д.

Также этим материалом можно облицовывать шахты коммуникационных систем, откосы и потолки. Нашли стекломагниевые листы применение и при заливке бетонов (легких), а также при возведении несъемной опалубки. С применением стекломагнезита происходит также облицовка наружных поверхностей зданий с дальнейшей отделкой.

Самые главные преимущества

К плюсам СМЛ полотен можно отнести небольшую массу, влагоустойчивость, гибкость, универсальность и стойкость к биологическим воздействиям. Листы отлично противостоят агрессивному влиянию химикатов. Положительные отзывы нередко обусловлены и тем, что СМЛ-плиты характеризуются экологической чистотой, стойкостью к минусовым температурам, высокой пожаробезопасностью, долговечностью и прочностью. Магнелит, как и камень, не горит даже при очень высокой температуре. Кроме того, материал прекрасно переносит повышенную влажность, что позволяет применять его для отделки бассейнов, подвалов, бань и саун.

Работать с такими полотнами очень просто, потому что они не крошатся и с легкостью обрезаются. Закрепление может осуществляться с применением саморезов, гвоздей или пневмопистолета. Листы при этом можно сверлить.

Изготовители уверяют, что магнелит может прослужить более пятнадцати лет. Срок службы материала зависит от условий использования и правильности установки. При эксплуатации можно даже не волноваться, что плиты СМЛ пагубно отразятся на состоянии человеческого здоровья, так как в них нет вредных веществ. Кроме того, материал считается гиппоаллергенным, потому его нередко используют даже в детских, образовательных и медицинских учреждениях.

Если вам нужно найти материал с отличными значениями морозостойкости, то магнелит — самый оптимальный выбор. Класс морозостойкости этого материала составляет F 50. Механическая прочность при этом будет теряться не более чем на 3,5 процента. При производстве магнезитовых листов применяется армирующая стеклоткань, которая обуславливает превосходную гибкость СМЛ и защищает его от порчи при транспортировке или монтаже.

Недостатки СМЛ-листов

Низкокачественный материал может выделять из своей структуры соль при намокании, что может привести к коррозии металлических сплавов. Подобные листы лучше применять для внутренней отделки помещений, которые не имеют высокой влажности и резких температурных перепадов.

Следует обратить внимание и на зависимость качества от класса магнезита. Если сравнивать Эконом и Премиум, то можно увидеть, что у последнего материала в составе содержится гораздо больше магниевого оксида. Кроме того, высококлассная продукция производится с применением стеклотканевой сетки меньшей зернистости.

При выборе материала следует обратить свое внимание на его расцветку. Она должна быть желтоватой или бежевой. Края полотен и его структура не должны иметь дефектов и ломаться, а чистая вода при контакте с поверхностью материала не должна приобретать мутный оттенок.

технические характеристики стекломагниевых листов, сравнение преимуществ и недостатков стекломагнезита в строительстве

Стекломагниевый лист — это современный строительный материал, который используется как для внешних, так и для внутренних помещений. Уникальные свойства этого материала достигаются за счет совмещения разных компонентов, включая хлорид и оксид магния, вулканическое стекло, древесную стружку и стеклотканевую армирующую сетку.

Выпускается этот материал в виде листов, которые как правило разделяются на 7 уровней плотности (от 700 до 1200 кг/м3) )

Характеристики листов СМЛ могут отличаться, в зависимости от того, к какому классу они относятся. Существует эконом-класс, стандарт и премиум.

Чаще всего стекломагниевые листы состоят из трех слоев. Верхний – защитный слой, средний – декоративный, ну и основной слой из магнезита.

Как и у любых строительных материалов, у стекломагниевых листов есть свои плюсы и минусы. В этой статье мы рассмотрим преимущества и недостатки стекломагниевого листа в строительстве

СМЛ является аналогом гипсокартона и в связи с этим довольно часто люди задаются вопросом: что лучше стекломагниевый лист или гипсокартон? В данной статье мы также попытаемся сравнить свойства этих материалов.

Одно из самых главных, если не главное преимущество данного материала это влагостойкость, благодаря которой он не деформируется в помещениях с повышенным уровнем влажности. Коэффициент деформации материала равен 0.34%. Также в данном материале выделяют его экологичность. В нем отсутствуют такие опасные компоненты как асбест и т.п. За счет того что листы СМЛ состоят из нескольких слоев, они обеспечивают надежную звукоизоляцию.

Стекломагний официально относится к категории полностью негорючих материалов. Соответственно его можно использовать в местах соприкосновения с открытым огнем, к примеру, для отделки каминов.

Важное преимущество стекломагнезитовых листов, которое заметно в первую очередь в процессе их монтажа, это их малый вес. Таким же свойством обладает и гипсокартон.

Однако в работе с этим материалом есть одна сложность. Высокая прочность как не удивительно является одновременно и преимуществом и недостатком стекломагниевых листов. Прочность материала усложняет процесс его обработки, к которой приходится прикладывать больше усилий.

Эксплуатационный ресурс стекломагнезита составляет приблизительно 50 лет.

Основной недостаток стекломагниевого листа — это конечно же его стоимость. Цены на стекломагниевые листы в разы превышают стоимость гипсокартона. В связи с этим второй вариант пока что значительно популярнее.

Есть ряд недостатков, которые встречаются у отдельных производителей. Как правило, это касается СМЛ листов эконом-класса.

Выделение солей, которое в последствие может привести к коррозии материала. Как уже сказано выше, в оригинальном составе стекломагниевых листов отсутствуют вредные компоненты вроде асбеста. Однако некоторые производители игнорируют это правило, заменяя классические вещества более дешевыми. Это приводит к частичной потере многих характеристик материала. Поэтому при выборе следует остерегаться подделок. Об этом расскажем чуть ниже.

Перечислив плюсы и минусы панелей смл можно с уверенностью сказать, что преимуществ гораздо больше. Если речь идет о качественном материале, то все недостатки смл панелей сводятся к их достаточно высокой стоимости. Однако она вполне оправдана техническими характеристиками стекломагниевого листа

Существенное отличие стекломагниевых листов от гипсокартона, это множество вариаций их толщины. В случае с ГКЛ существуют стандарты – 9.5 мм или 13 мм. Толщина магнезита может составлять 3 мм и увеличиваться в 10 раз. За счет этого спектр применения стекломагния становится гораздо шире, чем у его главного конкурента.

Если вы хотите купить качественный стекломагниевый лист, который будет обладать всеми преимуществами, о которых было сказано, вы должны учитывать несколько ключевых факторов при покупке.

1. Цвет

Качественный материал обычно имеет бежевый или немного желтоватый оттенок. Подделки в свою очередь имеют белый или светло-серые цвета. Это самый простой способ распознать низкокачественный товар.

2. Края

У поддельных листов бывают ломкие края. Самый простой способ проверить это – опустить в воду. В случае если через несколько часов вода начнет мутнеть, можно сделать вывод что товар сделан из дешевых материалов.

Для того чтобы показать стойкость стекломагния к влаге, в некоторых магазинах на постоянной основе стоит образец, замоченный в воде.

3. Сертификат соответствия

Если речь идет об импортном товаре, то он должен быть обеспечен сертификатом соответствия государственным стандартам. В таком случае он будет обладать всеми преимуществами стекломагнезитового листа о которых было рассказано в этой статье.

СТЕКЛОМАГНИЕВЫЙ ЛИСТ — ПРИМЕНЕНИЕ И ОТЗЫВЫ

Сегодня мы рассмотрим по праву называемый инновационным материал – стекломагневые листы. В частности, мы разберемся с его основными преимуществами и  особенностями его применения . Материал дополнен отзывами строителей, видео и фотоснимками.

Современный строительный рынок довольно пассивен в плане разработки и внедрения новых, более совершенных материалов. Как правило, дело ограничивается простым усовершенствованием ставших традиционными материалов или технологий. Тем не менее, научные разработки ведутся, и одним из плодов таких разработок и является стекломагниевый лист (СМЛ).

Для начала давайте разберемся с составом. Итак, основными компонентами являются: оксид магния, специально подготовленный перлитовый песок, наполнитель, стеклоткань. Выглядит это следующим образом:

 

 

Многие утверждают, что стекломагниевые плиты — полноценная замена привычного для всех гипсокартона. Это не совсем верное утверждение, ведь в отличие от гипсокартона рассматриваемый нами материал может использоваться не только для внутренней, но и для наружной отделки зданий. Важный момент: возможность использования для наружной отделки зависит от состава, но об этом немного ниже. Для начала об основных преимуществах.

Основные преимущества

К основным преимуществам можно отнести:

  •   отменную влагостойкость;
  •   отменные теплоизоляционные свойства;
  •   отменные звукоизоляционные свойства;
  •   высокую твердость/прочность;
  •   отменную пластичность;
  •   отменную адгезию с любыми строительными материалами.

К преимуществам также можно отнести и две такие важные характеристики как экологичность и огнеупорность. Экологичность – материал не содержит в своем составе каких-либо химикатов или вредных для организма человека компонентов. Огнеупорность – плиты не горючие, не поддерживают горение и не способствуют распространению огня.

Кстати, о характеристиках… Рекомендую вам сравнить характеристики рассматриваемых нами плит с характеристиками основных «конкурентов» при помощи таблицы ниже:

Характеристика

Гипсокартон

ДСП

СМЛ

Размеры

1,2 х 2,5 мм

2,75 х 1,83 мм

1,2 х 2,5мм

Плотность, кг/м3

650 кг/м3

730 кг/м3

1100-1200 кг/м3

Показатель разбухания, %

30 %

22

меньше 1 %

Теплопроводность, Вт/Мк

1,45 Вт/Мк

0,37 Вт/Мк

0,14 Вт/Мк

Сфера использования и особенности применения стекломагниевого листа

Прежде всего коротко разберем классификацию магниевых плит. Условно они классифицируются на следующие классы: «Стандарт», «Премиум», «Фасад», «Внутренний интерьер». В данном случае все зависит от толщины, а также от процентного соотношения оксида магния. Чем больше этого самого оксида магния – тем больше и прочность.

Что касается толщины стекломагниевых листов. На сегодняшний день на рынке представлены плиты толщиной от 3 до 30мм. Сфера применения, в зависимости от толщины отражена в таблице ниже:

Толщина

Сфера использования

3мм

  • обустройство подвесных потолков;
  • облицовка откосов;
  • стартовая отделка стен;
  • обшивка различных чердачных; помещений.

от 6 до 8мм

  • изготовление сборных панелей;
  • построение подвесных потолочных конструкций;
  • наружная отделка;
  • стартовая облицовка стен.

от 10 до 12мм

  • создание межкомнатных перегородок;
  • облицовка стен;
  • облицовка фасадов зданий;
  • обустройство кровли.

от 12 до 30мм

  • создание несущих перегородок;
  • отделка фасадов зданий;
  • обустройство пола.

Отдельно необходимо обратить внимание: СМЛ могут применяться для построения различного рода съемных и несъемных опалубок для укладки фундаментов. Об опалубках можно почитать здесь.

Теперь о технологии использования. В принципе монтаж СМЛ осуществляется в полной аналогии с тем, как производится работа с гипсокартоном. Основное отличие – стекломагниевые листы монтируются не впритык друг к другу (как в случае с гипсокартоном), а с соблюдением небольшого расстояния между каждой плитой. Такое расстояние должно лежать в пределах ½ от ее толщины. Впоследствии полученные швы заполняются шпаклевочным раствором.

Остальные особенности монтажа такие же, как и в случае с гипсокартоном: раскрой осуществляется при помощи строительного ножа или ножовки, крепление производится на предварительно собранный металлический каркас или путем приклеивания, фиксация выполняется при помощи саморезов. Более детально технология монтажа отражена в видео. Смотрим:

Важный момент! Рассматриваемые нами плиты с разных сторон имеет разную структуру поверхности. В частности, с одной стороны лист имеет идеально гладкую поверхность, а с другой – шершавую. Если, например, планируется последующая оклейка обоями, лист крепится гладкой стороной наружу. Если же планируется последующая штукатурка, или, например, обработка жидкой теплоизоляций с последующей финишной отделкой целесообразнее монтировать плиту шершавой стороной наружу. Все дело в том, что неотшлифованная поверхность имеет несколько большую адгезию к штукатурным и прочим смесям.

Напоследок рекомендую вам посмотреть несколько фотоснимков результатов ремонтов, произведенных с использованием рассматриваемого нами материала «стекломагниевый лист». Для увеличения достаточно нажать на изображение.

 

Стекломагниевый лист отзывы о применении

Теперь, как и обещалось в начале статьи, дополняю статью несколькими практическими отзывами профессиональных строителей. С некоторыми вы уже знакомы по статье Пескобетон – отзывы и цены. Итак:

Александр Криченко (опыт в строительстве 17 лет)

Добрый день. По вашей просьбе кратко выражу свое мнение о применении стекломагниевых листов. Рассказываю: поставленная передо мной задача – создание межкомнатной перегородки с последующей шпаклевкой и окраской. Изначально планировалось использовать гипсокартон, однако впоследствии остановились на СМЛ .  

Что могу сказать? Буду откровенен: материал мне понравился, могу даже утверждать, что он на порядок лучше традиционного гипсокартона. Единственное, что не очень удобно — загонять саморез в СМЛ, а точнее — утопить его шляпку гораздо тяжелее, чем в случае с гипсокартонном. Правда, к этому довольно быстро привыкаешь (рука быстро набивается). По поводу отделки – никаких затруднений и проблем. Шпаклевка наносится равномерно и вполне качественно.

В общем, вполне могу рекомендовать СМЛ к применению! Благодарю за внимание. 


Алексей Волков (опыт в строительстве порядка 10-ти лет)

Приветствую читателей сайта МойДомик! Спешу поделиться с вами моим опытом применения СМЛ. Моя история такова: заказчик пожелал произвести отделку стен ванной комнаты керамической плиткой. Поскольку стены в его ванной были «ужасно «ровными» было принято решение приклеить на стены стекломагниевые листы (о них заказчик узнал в Интернете и пожелал идти в ногу со временем), и уже на них укладывать плитку.

Приклеивание осуществлялось при помощи сухой клеевой смеси для гипсокартоновых плит. Каких-либо неожиданностей у меня не возникло. Наоборот, я был приятно удивлен удобностью и эластичностью (если можно так выразиться) этих листов. Обязательно буду рекомендовать своим заказчикам, особенно если будут просить сделать арку.

Завершаю свое повествование: плитка легла вполне качественно и надежно. Заказчик остался доволен.


Вот, собственно, и все – теперь и вы знаете, что такое стекломагниевый лист, каковы сфера и особенности его применения. Если у вас остались какие-либо вопросы, задавайте их в формате комментариев.

Это интересно:

Автор – Антон Писарев

Использование

в отделке, отзывы, достоинства и недостатки

Сегодня мы рассмотрим один из самых неоднозначных материалов для «сухой» отделки. Стекломагниевые листы (МСЛ) позиционировались как полноценная замена гипсокартону, но они не оправдали ожиданий. Неужели этот материал такой безнадежный или просто требует особой технологии крепления?

Сущность и структура стекломагниевого листа

Стекломагниевый лист, он же стекломагнезитовая плита или LSU — листовой отделочный материал, изготовленный из минерального сырья.В качестве основного наполнителя используется вспученный перлит или вермикулит.

Для связывания частиц наполнителя используется смесь оксида магния и хлорида магния, более известная как цемент Сорель. Качество склеивания с таким составом очень высокое, он используется в качестве основного связующего при производстве абразивных и наждачных кругов.

Для сохранения формы ЛСУ в процессе формования, сушки и транспортировки его усилен с обеих сторон стекловолоконной сеткой и / или стекловолокном.В результате получается материал с абсолютно инертными компонентами, без остатков растворителей и других небезопасных химикатов.

По физическим и механическим свойствам стекломагниевый лист во многом схож с гипсокартоном. Плотность до 1200 кг / м. 3 , высокая прочность, хорошая адгезия, способность гнуться с радиусом до трех метров. Помимо прочего, СМУ отличаются очень высокой огнестойкостью и низкой теплопроводностью, что позволяет использовать материал как в качестве теплоизоляционного слоя, так и для повышения пожарной безопасности в зданиях на каркасе из металлических конструкций..

Отдельная тема для разговора — влагостойкость стекломагнезита. Практически все производители заявляют, что их изделия абсолютно не подвержены влагонасыщению и намоканию, не теряют прочности и не меняют своих линейных размеров. Именно это стало камнем преткновения и вызвало столько споров о жизнеспособности такого материала, как LSU.

Почему LSU считаются бракованными

Основная причина споров о магнезитовом стекле — просто невероятное количество негативных отзывов о нем. сеть.У кого-то был деформированный потолок, обшитый LSU, кто-то стал очевидцем порванной плитки на теле после шести месяцев эксплуатации. Казалось бы, со стекломагниевыми листами можно окончательно покончить, если бы не одно: этот материал по-прежнему успешно используется в очень масштабных строительных объектах государственного значения с очень высокими приемочными требованиями.

Основная проблема — отсутствие какой-либо маркировки на продукции, что затрудняет определение как типа листов, так и их соответствия сертифицированной продукции.Этим активно пользуются недобросовестные производители, изготавливая стройматериалы из сырья сомнительного качества и всячески нарушая технологию производства.

Еще одна загвоздка — неправильное определение объема. СМС изначально позиционировались как полноценная замена гипсокартону, хотя это далеко не так. Точнее, для бесплатной замены гипсокартона и гипсоволокнистых плит подходит только один вид СМЛ. Среди прочих он единственный с маркировкой и относится к классу материалов «Премиум-Эталон».Но такая замена крайне невыгодна по экономическим причинам, поэтому использование в строительстве стеломагнезита любого класса должно быть обосновано проектом.

Правильная отрасль применения

Подавляющее большинство товаров на отечественном рынке очень посредственного качества, влагостойкость таких листов весьма условна. Такие СМЛ можно использовать исключительно в технологических целях, для отделки они не подходят.

Из дешевых листов плотностью до 950 кг / м 3 можно устроить несъемную опалубку, разделяющую слои противопожарной защиты и утеплителя.Также дешевый стекломагнезит можно использовать как демпфирующую подложку для стяжки и как кровельный слой, защищающий полимерную изоляцию от высоких температур.

Различать листы разных классов можно не только по плотности, но и по цене материала — пропорционально этому повышается и качество. С другой стороны, если дистрибьютор соглашается передать запечатанные копии сертификатов соответствия и пожарной безопасности, а также гигиенического заключения на конкретную партию продукции, такие листы могут быть обработаны с большей степенью доверия и использованы в интерьере. отделка стен в жилых помещениях..

Подрезать потолки и использовать их в фасадных работах можно только с модулями LSU Premium + и Premium-Standard с соответствующей сертификационной документацией. Их влагостойкость близка к абсолютной, срок службы от 30 лет.

Напомним, что замена «сухой» облицовки на LSU целесообразна только в том случае, если необходимо обеспечить минимальную чувствительность к влаге или высокую огнестойкость. В остальных случаях качественный стекломагнезит — неоправданная трата денег.

Справедливости ради стоит упомянуть ряд примеров успешного использования LSU в достаточно суровых условиях. В частности, известен случай использования таких листов в качестве временной кровли: сначала при сильных осенних дождях, а затем при значительной снеговой нагрузке при морозах до -40 ° C листы не теряли своих характеристик и впоследствии могли быть используется для внутренней отделки. Но это исключение лишь подтверждает правило: качество дешевой китайской продукции отличается от партии к партии, а методы визуального обнаружения дефектов еще не определены..

Рекомендуемая технология изготовления каркаса и зачистки листов

Правильно установив объем того или иного вида продукции, необходимо придерживаться правильной последовательности и технологии монтажа. LSU позиционируется как легкий материал; поэтому вместо штукатурки толщиной 12–16 мм часто предлагается один слой LSU толщиной 8 мм. Это в корне неверный вывод: прочность есть прочность, и прогиб листов при стандартном шаге стоечных профилей 60 см будет более чем заметным.

Стойки рекомендуется устанавливать чаще — до 40 см, либо делать облицовку многослойной. В особых случаях можно комбинировать СМЛ низкого качества и гипсокартон, это хорошо скажется на звуко- и теплоизоляции помещений. Кроме того, LSU будет служить гигроскопической «подушкой» и безвредно принимать излишки влаги из сырых каменных стен, предотвращая намокание гипсокартона сверх нормы.

Еще одна тонкость при установке LSU — скрытие головок крепежа.При плотности более 800 кг / м 3 твердость листа не позволяет проталкивать его конической головкой. При многослойной облицовке это не так важно, но на лицевых поверхностях придется использовать либо самоцентрирующиеся шурупы, либо развертывание сверлом, что сводит на нет преимущество в скорости работы с легким материалом.

При отделке фасада ЛСУ рекомендуется предохранять от перенасыщения влагой. С внутренней стороны достаточно ограничить прохождение пара мембраной, снаружи следует предусмотреть тонкий защитный слой влажной штукатурки.

Химия и смеси для выравнивания, LSU отделка

Остальные тонкости в работе со стекломагниевыми листами связаны с их обработкой после монтажа. Заделка стыков и мест крепления производится резиновой или акриловой шпатлевкой. Серпянка и бумага бесполезны в укреплении стыков, необходимо использовать углепластик или стеклоленту, допускается использование клеевых полиуретановых мастик.

Выравнивающие и шпатлевочные LSU также изготавливаются с акриловыми или латексными наполнителями.Используя гипсовые составы, вы вызываете неоднородность восприятия колебаний влажности и температуры, из-за чего лайнер из LSU будет более подвержен короблению.

Основным отличием отделки стекломагнезита является практически полное отсутствие подготовки основы. Облицовка не требует грунтования, она уже имеет отличную адгезию. Чтобы покрасить стены в слой шпаклевки, требуется минимальный выравнивающий и косметический слой последней по всей плоскости.Поклейку обоев можно проводить без сплошной шпаклевки после заделки швов и креплений, но все же рекомендуется одна-две пропитки обойным клеем для устранения повышенной гигроскопичности поверхности.

Магний (Mg) — химические свойства, воздействие на здоровье и окружающую среду

Металлический химический элемент, символ Mg, расположенный в группе IIa периодической таблицы, атомный номер: 12, атомный вес: 24,312. Магний серебристо-белый и очень легкий.Его относительная плотность составляет 1,74, а плотность — 1740 кг / м 3 (0,063 фунта / дюйм 3 или 108,6 фунта / фут 3 ). Магний давно известен в отрасли как более легкий конструкционный металл из-за его небольшого веса и способности образовывать механически стойкие сплавы.

Магний очень химически активен, он заменяет водород в кипящей воде, и большое количество металлов может быть произведено термическим восстановлением его солей и окисленных форм магнием.Он соединяется с большинством неметаллов и почти со всеми кислотами. Магний слабо или совсем не реагирует с большинством щелочей и многими органическими веществами, такими как углеводороды, альдегиды, спирты, фенолы, амины, сложные эфиры и большинство масел. Используемый в качестве катализатора магний способствует органическим реакциям конденсации, восстановления, присоединения и дегалогенизации. Его долгое время использовали для синтеза особых и сложных органических компонентов по известной реакции Гриньяра. Основные ингредиенты сплавов: алюминий, марганец, циркон, цинк, редкоземельные металлы и торий.

Приложения

Соединения магния используются в качестве огнеупорного материала в футеровке печей для производства металлов (чугун и сталь, цветные металлы), стекла и цемента.
Обладая плотностью всего две трети алюминия, он находит бесчисленное множество применений в тех случаях, когда важно снижение веса, например, в самолетостроении и ракетостроении. Он также обладает многими полезными химическими и металлургическими свойствами, которые делают его пригодным для многих других неструктурных применений.
Магниевые компоненты широко используются в промышленности и сельском хозяйстве.
Другие области применения включают: удаление серы из чугуна и стали, фотогравированных пластин в полиграфической промышленности; восстановитель для производства чистого урана и других металлов из их солей; съемка фонариком, вспышками и пиротехникой.

Магний в окружающей среде

Магний является восьмым по распространенности элементом и составляет около 2% от веса земной коры по весу, и это третий по величине элемент, растворенный в морской воде.
Он очень распространен в природе и в значительных количествах содержится во многих каменных минералах, таких как доломит, магнетит, оливин и серпентин. Он также содержится в морской воде, подземных рассолах и соленых слоях. Это третий по содержанию структурный металл в земной коре, уступая только алюминию и железу.
Соединенные Штаты традиционно были основным мировым поставщиком этого металла, обеспечивая 45% мирового производства даже в 1995 году. Доломит и магнезит добываются в объеме 10 миллионов тонн в год в таких странах, как Китай, Турция, Северная Корея, Словакия, Австрия, Россия и Греция.


Люди потребляют от 250 до 350 мг магния в день и нуждаются в не менее 200 мг, но организм очень эффективно взаимодействует с этим элементом, принимая его из пищи, когда это возможно, и перерабатывая то, что у нас уже есть, когда это возможно. не можешь.

Нет никаких доказательств того, что магний вызывает системное отравление, хотя постоянное чрезмерное потребление добавок и лекарств с магнием может привести к мышечной слабости, вялости и спутанности сознания.

Последствия воздействия порошка магния: низкая токсичность и не считается опасным для здоровья.Вдыхание: пыль может раздражать слизистые оболочки или верхние дыхательные пути. Глаза: механическая травма или попадание частиц в глаз. Просмотр горящего магниевого порошка без противопожарных стекол может привести к «вспышке сварщика» из-за сильного белого пламени. Кожа: внедрение частицы в кожу. Проглатывание: маловероятно; однако прием большого количества порошка магния может вызвать травму.

Магний не тестировался, но подозрений на то, что он канцерогенный, мутагенный или тератогенный, не обнаружен. Воздействие дыма оксида магния после сжигания, сварки или работы с расплавленным металлом может вызвать лихорадку от дыма металла со следующими временными симптомами: лихорадка, озноб, тошнота, рвота и мышечные боли.Обычно это происходит через 4-12 часов после воздействия и продолжается до 48 часов. Пары оксида магния являются побочным продуктом горения магния.

Физическая опасность: Возможен взрыв пыли, если в порошковой или гранулированной форме, смешанной с воздухом. В сухом виде оно может заряжаться электростатическим путем в результате завихрения, пневмотранспорта, заливки и т. Д.

C Химическая опасность: Вещество может самовоспламеняться при контакте с воздухом или влагой с образованием раздражающих или токсичных паров.Реагирует бурно с сильными окислителями. Реагирует бурно со многими веществами с опасностью пожара и взрыва. Реагирует с кислотами и водой с образованием легковоспламеняющегося газообразного водорода (см. ICSC0001), вызывая опасность пожара и взрыва.

Первая помощь: Вдыхание: вынести на свежий воздух. Глаза: тщательно промыть глаза водой. Проконсультируйтесь с врачом. Кожа: тщательно промыть водой с мылом, чтобы удалить частицы. Проглатывание: при проглатывании большого количества порошка магния вызвать рвоту и обратиться к врачу.

Примечание для врача: нет специального лечения или антидота. Рекомендуется поддерживающая терапия. Лечение должно основываться на реакции пациента.

Имеется очень мало информации о воздействии дыма оксида магния на окружающую среду. Если другие млекопитающие вдыхают дым оксида магния, они могут испытывать такие же эффекты, как и люди.

В спектре окружающей среды 0 — 3 Регистры дыма оксида магния 0.8. Оценка 3 означает очень высокую опасность для окружающей среды, а 0 — незначительную опасность.Факторы, которые принимаются во внимание для получения этого рейтинга, включают степень токсичности материала и / или его отсутствие токсичности, а также меру его способности оставаться активным в окружающей среде и накапливаться ли он в живых организмах. Не учитывает воздействие вещества.

Магниевый порошок не считается очень вредным для окружающей среды. Для оксида магния была установлена ​​токсичность для водной среды, равная 1000 ppm. «Характеристики качества воды для опасных материалов», Hann & Jensen, Enviro.Конец. Div., Texas A&M, т. 3 (1974).



Подробнее о магнии в воде

Вернуться к периодической таблице элементов .

Рекомендуемое суточное потребление магния


Коррозия и обработка поверхности магниевых сплавов

Существует ряд подходов к решению проблем коррозии магниевых сплавов [5]: (1) Высокая чистота или новые сплавы: Уменьшить количество примесей ниже допустимых пределов и разработать новые сплавы с новыми элементами, фазами и распределением микроструктуры; (2) Модификация поверхности: сюда входит ионная имплантация и лазерный отжиг; (3) Уменьшение размера зерен и интерметаллических частиц: микроструктура может влиять на коррозионную стойкость; и (4) защитные пленки и покрытия.

5.1. Высокочистые или новые сплавы

Часто используемой стратегией является повышение коррозионной стойкости за счет производства Mg-сплавов с низкой концентрацией вредных элементов. Это обеспечивает максимально возможную степень однородной коррозионной стойкости исходного материала [5].

5.2. Модификация поверхности

Ниже описаны два основных метода модификации поверхности.

Ионная имплантация — это метод, при котором почти любые элементарные ионы могут быть имплантированы в поверхность любого твердого тела с помощью пучка энергичных ионов, ускоренных в мишень в условиях вакуума.Такая гомогенизация является основным преимуществом ионной имплантации с точки зрения коррозионной стойкости. Дополнительные преимущества включают возможность изменения поверхности при сохранении объемных свойств, создание новых поверхностных сплавов и устранение проблем с поверхностной адгезией, связанных с покрытиями. Основными недостатками являются то, что это метод прямой видимости, и он модифицирует только тонкую пленку [33]. Аквипат и соавторы [34] исследовали эффекты имплантированного железом Mg и AZ91C в борной кислоте и боратном буферном растворе с 1000 ppm NaCl.Было известно, что железо снижает коррозионную стойкость магниевых сплавов, когда вводится во время традиционной обработки, и целью их работы было оценить влияние железа, введенного имплантацией. Имплантированное железо изменило характер атаки на AZ91. В неимплантированном случае островки Mg 17 Al 12 действовали как локальные катоды, вызывая ускоренную коррозию окружающей матрицы с образованием глубокого канала вокруг этих островков. Имплантированное железо перенесло атаку на сами частицы Mg 17 Al 12 , что привело к более равномерной атаке без быстрого каналирования, которому подвергалась матрица магния в неимплантированном случае.Результаты этих исследований ионной имплантации обнадеживают, но для повышения практической важности этого подхода необходимы улучшения в экономике и универсальности процесса имплантации.

Лазерный отжиг

Метод лазерного отжига включает образование метастабильных твердых растворов на металлических поверхностях за счет лазерного отжига, при котором скорость охлаждения достигает 1010 К / с, что достигается с помощью лазеров, импульсных в наносекундном диапазоне [33].Таким образом, это еще одна форма обработки для быстрого затвердевания, но она включает плавление и затвердевание только поверхностных слоев. Помимо преимуществ ионной имплантации, преимущества включают способность лазеров обрабатывать более сложные геометрические формы, большую глубину обработки, недорогие эксплуатационные расходы и больший контроль концентрации модифицированного слоя [33]. Основным недостатком является необходимость дополнительной механической обработки из-за изменения размеров во время обработки. Аквипат с соавторами [34] исследовали влияние тонких слоев толщиной около 100 нм из Al, Cr, Cu, Fe и Ni на стойкость к питтингу AZ91C в растворе борной кислоты и бората с 1000 ppm NaCl.Роль, которую играют эти элементы после лазерной обработки, безусловно, отличается от той, когда они присутствуют при традиционной обработке, особенно Cu, Fe и Ni, которые вредны даже в малых концентрациях в условиях равновесия. Это улучшение, вероятно, связано со структурой и составом приповерхностной области [34].

5.3. Улучшение микроструктуры

Коррозионная стойкость может быть снижена путем изменения микроструктуры. Недавние исследования [19, 35, 36] были сосредоточены на уточнении размера зерен и интерметаллических частиц, а также на разработке более однородной микроструктуры.

Уточнение зерна

Уменьшение размера зерна увеличивает общую площадь границы зерна, тем самым оптимизируя распределение вредных интерметаллидов и минимизируя размер любых возможных вредных интерметаллидов, таких как FeAl 3 . Традиционный метод измельчения зерна при литье в песчаные формы заключается в добавлении безвредного вещества, которое способствует гетерогенному зародышеобразованию во время затвердевания. Действительно, добавление стронция к сплавам Mg-Al показало заметное уменьшение размера зерна, но также указывало на возможное изменение как структуры и состава оксидного слоя, так и электрохимических свойств присутствующих фаз [19].

Эффект обработки для быстрого затвердевания

Быстро затвердевшие материалы демонстрируют улучшенную коррозионную стойкость из-за улучшенной микроструктуры, которая трансформируется в более однородный состав, тем самым сводя к минимуму потенциал любой ячейки микрогальванической коррозии.

Говинд и др. [35] заявили, что технология изготовления ленты быстрого затвердевания из высокореактивного сплава Mg-9% Al-1% Zn-0,2% Mn была успешно отработана. Размер зерен 1-3 мкм может быть достигнут в лентах после формования, в отличие от размера зерна 250-300 мкм, обычно достигаемого в структуре, отлитой в песчаные формы.Ниже температуры 200 ° C в лентах RS сплава Mg не наблюдалось роста зерен, так как выделения интерметаллического соединения Mg 17 Al 12 закрепляли границы зерен.

Эффект термообработки

Термическая обработка может радикально изменить размер, количество и распределение осажденной β-фазы, Mg 17 Al 12 , что, в свою очередь, изменяет коррозионные свойства Mg-Al сплавы. Аунг и Чжоу [36] изучали слиток AZ91D в литом состоянии, который был гомогенизирован обработкой раствором, а затем выдержан в течение различных периодов времени.Гомогенизационная обработка слитка AZ91D при 420 ° C в течение 24 часов оказалась эффективной для растворения β-преципитатов. Искусственное старение при 200 ° C вызывало выделение β-фазы в основном по границам зерен. Было обнаружено, что объемная доля β-фазы увеличивается со временем старения. Обработка гомогенизацией улучшила коррозионную стойкость слитка AZ91D, но старение в течение 8, 16 или 26 часов снизило коррозионную стойкость. Эти результаты подтверждают предположение о существовании микрогальванической связи между катодной β-фазой и анодной α-матрицей.Тормозящий эффект β-фазы в искусственно состаренном сплаве преобладал в течение короткого интервала электрохимических испытаний, но ускоряющий эффект снижения содержания алюминия в матрице преобладал при длительном испытании иммерсией. Во время испытаний погружением β-фаза может растворяться в химическом растворе, что также способствует увеличению скорости коррозии.

5.4. Защитные покрытия и пленки

Для покрытия магния и его сплавов существует ряд технологий.К ним относятся электрохимическое покрытие, конверсионные покрытия, анодирование, гидридные покрытия, органические покрытия и парофазные процессы.

5.4.1. Электрохимическое покрытие

Одним из наиболее эффективных и простых способов нанесения металлического покрытия на подложку является электрохимическое покрытие. Электрохимическое покрытие можно разделить на два типа: гальваническое и химическое. В обоих случаях соль металла в растворе восстанавливается до металлической формы на поверхности подложек.При гальванике электроны для восстановления поступают от внешнего источника. При химическом или химическом нанесении покрытия восстанавливающие электроны поставляются химическим восстановителем в растворе или, в случае нанесения покрытия методом погружения, самой подложкой.

Гальваника: \ n \ t \ t \ t \ t \ t

Помимо некоторых традиционных недостатков гальваники, таких как неоднородные покрытия и трудности с нанесением покрытий сложной формы, есть некоторые проблемы, которые необходимо решить при нанесении гальванических покрытий на магний .Процессы предварительной обработки усложняются тем, что в присутствии воздуха магний очень быстро образует пассивный оксидный слой. Гальваническое покрытие Cu-Ni-Cr продемонстрировало хорошую коррозионную стойкость во внутренних и мягких внешних средах [37]. Кроме того, необходимо разработать нетрадиционные гальванические ванны, поскольку магний бурно реагирует с большинством кислот и растворяется в кислой среде. Кроме того, магний и его сплавы склонны к гальванической коррозии, поэтому металлическое покрытие не должно иметь пор, иначе скорость коррозии увеличится.Обычно толщина покрытия составляет не менее 40-50 мкм, чтобы обеспечить покрытие без пор. Кроме того, сплавы трудно покрыть пластиной, потому что интерметаллиды, такие как Mg x Al y , образуются на границах зерен, что приводит к неоднородному поверхностному потенциалу на подложке и, следовательно, еще больше усложняет процесс нанесения покрытия. Недавно Цзян и др. [388] исследовали покрытия из сплава Zn-Ni, нанесенные импульсным методом на магниевый сплав AZ91. Перед напылением поверхности подложки обрабатывались стандартным промышленным способом: шлифовка глиноземной наждачной бумагой, щелочное обезжиривание, химическое травление, активация, цинкование иммерсией и покрытие сплава Zn-Cu.Слой Zn и слой Zn-Cu под покрытием Zn-Ni были нанесены для улучшения адгезии и защиты подложки с использованием небольшой разности электродных потенциалов между слоями Zn-Cu и Zn-Ni. Покрытия Zn-Ni наносили в щелочной ванне с составом ZnO 10 г / л, NaOH 150 г / л, NiSO 4 • 6H 2 O г / л, триэтаноламин 50 г / л, при 10-40 ° С. ° C, 500-4000 Гц, 0,04-0,1 А / см 2 . Прочность склеивания может достигать 14,8 МПа. Коррозионная стойкость покрытия Zn-Ni может достигать более 200 часов при испытании в солевом тумане, проводимом в соответствии с ASTM B1117.Однако подробных данных о пористости покрытий, которая может увеличить скорость коррозии из-за эффекта гальванической коррозии, представлено не было.

Бесконтактное покрытие: \ n \ t \ t \ t \ t \ t

Бесконтактное покрытие имеет хорошую метательную способность и может обеспечить равномерную толщину покрытия на сложных объектах. Он также включает простую предварительную обработку и подходит для магниевых сплавов с высоким содержанием алюминия [1]. Однако покрытия, нанесенные методом химического осаждения, не могут быть слишком толстыми, срок службы ванны ограничен, а скорость осаждения низкая.В частности, химическое нанесение покрытия требует использования фтористоводородной кислоты во время предварительной обработки, что увеличивает опасность операции и не является экологически чистым [1]. Исследования по увеличению срока службы ванны и устранению токсичных химикатов необходимы для создания процесса зеленого покрытия для покрытия магнием. Sharma et al. [39] исследовали свойства химического никелевого покрытия на магниевом сплаве ZM21. Раствор содержит карбонат никеля, гипофосфит натрия (металл-восстановитель), лимонную кислоту и бифторид (действуют как ускорители, комплексообразователь и ускорители), тиомочевину (стабилизатор раствора и осветляющий агент) и раствор аммиака.В документе предложены некоторые реакции и высказано предположение, что автокаталитическая реакция осаждения никеля инициируется каталитическим дегидрированием восстановителя с высвобождением иона гидрида, который затем поставляет электроны для восстановления ионов никеля.

Образцы с покрытием погружали в 5% раствор хлорида натрия при pH 7,0. После 96 часов погружения пятен коррозии на покрытиях не наблюдалось. Образование пятен коррозии началось только после пятого дня погружения.Недавно Хуо и др. [40] разработала экологически безопасную комбинированную технику химической конверсионной обработки с последующим химическим никелированием сплава AZ91D для повышения коррозионной стойкости. Наличие конверсионного покрытия, которое состояло в основном из MgSnO 3 • H 2 O, между никелевым покрытием и подложкой уменьшало разность потенциалов и предотвращало любую катастрофическую гальваническую коррозию между никелем и магнием. Никелевое покрытие, нанесенное химическим способом, содержащее около 10 мас.% Фосфора, значительно увеличивало потенциал коррозии AZ91D с -1.50 В до -0,60 В.

5.4.2. Конверсионные покрытия

Конверсионные покрытия получают путем химической или электрохимической обработки металлической поверхности для получения поверхностного слоя из оксидов, хроматов, фосфатов или других соединений металла подложки, которые химически связаны с поверхностью. На магнии эти покрытия обычно используются для улучшения адгезии краски к покрытиям и обеспечения улучшенной защиты металла от коррозии. Существует ряд различных типов конверсионных покрытий, включая хроматную, перманганатную, фосфатную, фосфатно-перманганатную и фторцирконатную обработки.Обычные конверсионные покрытия основаны на соединениях хрома, которые, как было доказано, являются высокотоксичными канцерогенами. Разработка экологически безопасного процесса является необходимостью из-за более строгих законов об охране окружающей среды, действующих или предлагаемых в настоящее время. Покрытия на сплавах также представляют серьезную проблему из-за их неоднородного состава поверхности.

Фосфатно-перманганатные конверсионные покрытия

Фосфатно-перманганатная обработка исследуется как альтернатива традиционным хроматно-конверсионным покрытиям.Эти виды обработки более безопасны для окружающей среды и, как было показано, обладают коррозионной стойкостью, сравнимой с обработкой хроматом [1].

Chong и Shih [41] сообщили, что конверсионное покрытие на магниевых сплавах AZ61A, AZ80A и AZ91D, приготовленное из раствора, содержащего перманганат (KMnO 4 20 г / л) и фосфат (MnHPO 4 60 г / л), показало эквивалентное или немного лучшая пассивная способность, чем обычная конверсионная обработка на основе хромата, но худшая пассивная способность для чистого образца Mg.Хоук и Олбрайт [42] изучали фосфатно-перманганатную обработку конверсионного покрытия AM60B. Покрытие основано на фосфате магния, но содержит значительное количество соединений алюминия, образующихся из-за содержания алюминия в сплаве, и соединений марганца, образующихся в результате восстановления перманганат-иона. Считается, что марганец вносит марганец в покрытие и действует как ускоритель, не осаждая металлический марганец на поверхности магния. Покрытия показали хорошую коррозионную стойкость и адгезию краски.

Было обнаружено, что наиболее важным фактором в производстве конверсионных покрытий наилучшего качества является контроль pH [1]. Поскольку pH является наиболее важным фактором, определяющим качество конверсионного покрытия, исследования по стабилизации pH растворов привлекают все большее внимание. Umehara et al. [43] утверждали, что раствор, стабилизирующий pH, был разработан для конверсионного покрытия на AZ91D. Образовавшаяся поверхностная пленка состояла из оксида магния и оксида марганца и содержала оксид бора.Изменение pH было незначительным с увеличением площади поверхности обработанного магния. После очистки и активации поверхности образцы погружали в раствор, содержащий перманганат калия и азотную или плавиковую кислоту. Покрытия, сформированные в ванне, содержащей азотную кислоту, были значительно толще, и наблюдался кристаллический оксид марганца. Коррозионная стойкость этих покрытий была эквивалентна защите, обеспечиваемой стандартной обработкой хроматом.

Конверсионные покрытия станнатом

Гонсалес-Нуньес и др. [44] провели исследование обработки станнатом ZC 71 и металлического матричного композита из частиц ZC71 + 12% SiC.После механической обработки и травления образцы были погружены в ванну со станнатом на выбранные периоды времени. Обработка привела к образованию сплошного и плотного кристаллического покрытия MgSnO 3 толщиной 2-3 мкм на обоих материалах. Зарождение и рост покрытия завершались примерно за 20 мин. Было обнаружено, что начальное зародышеобразование происходит в катодных участках на поверхности с ростом кристаллов до размера зерен около 2-5 мкм до тех пор, пока они не сливаются. Потенциал коррозии магниевых поверхностей увеличивался по мере того, как происходило формирование пленки, что указывает на то, что покрытие действительно оказывает пассивирующее действие на поверхность.

Редкоземельный процесс

Защита от коррозии конверсионных покрытий из церия, лантана и празеодима на магнии и магниевом сплаве WE 43 была исследована Раддом и др. [45]. Образцы были отполированы, очищены в воде и метаноле и высушены перед погружением в раствор Ce (NO 3 ) 3 , La (NO 3 ) 3 или Pr (NO 3 ) 3 . . На поверхности образовалось видимое, липкое, но легко удаляемое покрытие.Было продемонстрировано, что эти покрытия обеспечивают повышение коррозионной стойкости магния и его сплавов. Однако покрытия разрушались при длительном погружении в тестовый буферный раствор, поэтому их защитный эффект был краткосрочным.

Конверсионные покрытия известны в течение некоторого времени, но следует отметить, что большая часть работы, выполняемой по конверсионным покрытиям на магниевые подложки, по своей природе является патентованной. Таким образом, предстоит еще много исследований, чтобы лучше понять поверхностные реакции между подложками на основе магния и покрытиями [1].

5.4.3. Анодирование

Анодирование — это электролитический процесс получения толстой стабильной оксидной пленки на металлах и сплавах. Эти пленки могут использоваться для улучшения адгезии краски к металлу, в качестве основы для окрашивания или в качестве пассивирующей обработки. Этапы обработки включают в себя [1]: (1) предварительную механическую обработку, (2) обезжиривание, очистку и травление, (3) электрооблицовку или полировку, (4) анодирование с использованием переменного или постоянного тока, (5) окрашивание или последующую обработку. -обработка и (6) герметизация. Герметизация анодированной пленки необходима для получения устойчивой к истиранию и коррозии пленки.Этого можно достичь кипячением в горячей воде, обработкой паром, герметизацией из дисхромата и лаком [1]. Одна из основных проблем при получении адгезионных коррозионно-стойких анодных покрытий на магнии возникает из-за электрохимической неоднородности из-за фазового разделения в сплаве. Другой недостаток этого метода заключается в том, что на усталостную прочность основного металла может влиять локальный нагрев поверхности во время обработки.

Процесс Dow 17 : Химическая обработка №17, разработанный Dow Chemicals, может применяться ко всем формам и сплавам магния [46]. Ванна для анодирования, используемая при этой обработке, представляет собой сильно щелочную ванну, состоящую из гидроксида щелочного металла и фторида или соли железа или их смеси. В результате этого процесса образуется двухфазное двухслойное покрытие. Первый слой наносится при более низком напряжении, и в результате получается тонкое, примерно 5 мкм, светло-зеленое покрытие. Верхний слой формируется при более высоком напряжении. Это толстый темно-зеленый слой толщиной 30,4 мкм, обладающий хорошей стойкостью к истиранию, базовыми свойствами краски и стойкостью к коррозии [46].

Процесс HAE: назван в честь его первооткрывателя H.A. Евангелид [47]. Эта обработка может применяться ко всем сплавам магния, включая сплавы магния с редкоземельными элементами [47]. Ванна HAE представляет собой сильно щелочной и окисляющий раствор, состоящий из гидроксид-алюминат-фторид-манганат калия и трехкомпонентного фосфата натрия [48]. Обработка дает двухфазное покрытие, как в процессе DOW 17 [46]. При более низком напряжении получается светло-коричневое промежуточное покрытие толщиной 5 мкм. При более высоком напряжении образуется более толстая (30 мкм) темно-коричневая пленка.После герметизации обработка HAE обеспечивает отличную коррозионную стойкость. Коррозионная стойкость AZ91D, обработанного этим методом, была проверена трехлетним экспериментом в атмосфере. Наблюдалась превосходная коррозионная стойкость по сравнению с конверсионным покрытием [49].

Другие процессы : Mizutani et al. [50] изучили электрохимическое поведение чистого магния, AZ31 и AZ91 в 1 моль / дм 3 NaOH во время процесса анодирования. Пленки анодирования на сплавах Mg при 3 В имели лучшую эффективную коррозионную стойкость, и эти пленки состоят из гидроксида магния.Однако покрытия были действительно тонкими, а толщина пленки анодированного AZ91 при 3, 10 и 80 В составляла приблизительно 4, 1 и 0,5 мкм соответственно.

5.4.4. Процессы газофазного осаждения

Защитные покрытия также могут быть получены из газовой фазы. Обычно это металлические покрытия, но они могут включать органические покрытия, такие как полимерные покрытия, нанесенные термическим напылением, и алмазоподобные покрытия. Все эти процессы имеют то преимущество, что они оказывают небольшое негативное воздействие на окружающую среду.Однако капитальные затраты, связанные с этими методами, обычно высоки [1].

Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)

Химическое осаждение из паровой фазы можно определить как осаждение твердого вещества на нагретой поверхности в результате химической реакции из газовой фазы. Преимущества этого метода включают осаждение огнеупорных материалов значительно ниже точки их плавления, достижение плотности, близкой к теоретической, контроль размера зерна, обработку при атмосферном давлении и хорошую адгезию [51].Однако CVD ограничивается подложками, которые термически стабильны при ≥ 600 ° C. Предпринимаются усилия по снижению требований к высокой температуре, а процессы химического осаждения из паровой фазы и металлоорганического соединения в некоторой степени решают эту проблему. Еще одним недостатком этого процесса является высокая стоимость энергии из-за необходимости высоких температур осаждения, а иногда и низкая эффективность процесса.

Метод плазменного CVD был успешно использован для нанесения тонких пленок SiO x на магниевый сплав WE43 [52].Покрытия наносили при низкой температуре (T <60 ° C) и давлении 100 мторр. Предварительную обработку проводили непосредственно перед нанесением покрытия SiO x в плазме, подаваемой с кислородом, водородом или CF 4 -O 2 (20%). Покрытия SiOx показали лучшую коррозионную стойкость в 0,1 М NaCl при предварительной обработке в плазме H 2 , чем в плазме CF 4 -O 2 (20%). Когда поверхность магния обрабатывается в плазме H 2 , происходит преимущественное удаление групп ОН, что приводит к чистой поверхности.Повышение коррозионной стойкости предварительно обработанного магниевого сплава в плазме CF 4 -O 2 (20%) было приписано образованию MgF 2 [52] .

Алмазоподобные углеродные пленки (DLC)

Алмазоподобные углеродные пленки могут быть получены с использованием ряда различных процессов, таких как физическое осаждение из паровой фазы (PVD), CVD и ионная имплантация. Эти покрытия желательны для многих применений из-за их высокой твердости, низкого коэффициента трения, электрической изоляции, теплопроводности и инертности.Yamauchi et al. [53] сообщили, что DLC-пленки были нанесены на подложку из магниевого сплава (Al 2,4 мас.%, Zn 0,87 мас.%, Si 0,001 мас.%, Mn, Cu, Ni, Fe не обнаружены) методом плазменного CVD с использованием радиочастоты. Доказано, что покрытие DLC эффективно снижает коэффициент трения и улучшает коррозионную стойкость в растворах 3 мас.% NaCl и 0,05 н. NaOH. Однако пленки DLC показали плохую стойкость к коррозионному износу в 0,05 н. HCl из-за наличия в пленках ямок.

Процессы физического осаждения из паровой фазы

PVD включает осаждение атомов или молекул из паровой фазы на подложку.При нанесении покрытия PVD на магниевые подложки необходимо решить несколько проблем. Температура осаждения должна быть ниже температурной стабильности магниевых сплавов (180 ° C), и, несмотря на эту низкую температуру, должна быть получена хорошая адгезия. Холлштейн и др. [54] сравнили механические и химические свойства различных покрытий PVD на магниевом сплаве высокой чистоты AZ31, включая однослойный TiN, CrN, двухслойный TiAlN, NbN- (TiAl) N, CrN-TiCN, многослойный композит AlN / TiN и сверхрешетки CrN / NbN.Разница между слоями (TiAl) N и мультислоями TiN / AlN заключается в том, что слои (TiAl) N были получены с использованием целевого соединения Ti-50% -Al-50%, тогда как мультислои TiN / AlN были получены переключением мощности. между титановой мишенью и алюминиевой мишенью. Сверхрешетки NbN / CrN характеризуются повторяющейся структурой слоев из двух материалов с размером в нанометровом масштабе. Наилучшие результаты по коррозионной стойкости, адгезии и твердости были получены при использовании покрытий CrN и (TiAl) N.Классическое однослойное покрытие TiN с толщиной, типичной для декоративных целей (около 1 мкм), не подходит для эффективной защиты сплавов Mg от коррозии. Кажется, что для промышленного применения необходима минимальная толщина около 4 мкм или более. Hoche et. Соавторы [55] разработали новый метод плазменного анодирования для обеспечения приемлемой коррозионной стойкости, помимо превосходной защиты от износа на сплаве Mg. Анодирование и PVD-покрытие могут быть выполнены в одном процессе. Слой плазменного анодирования 0,5 мкм и 1.Покрытие 5 мкм PVD-Al 2 O 3 было подвергнуто 120-часовому солевому распылению.

5.4.5. Органические / полимерные покрытия

Органическая отделка обычно используется на заключительных стадиях процесса нанесения покрытия. Эти покрытия могут применяться для повышения коррозионной стойкости, абразивных и износостойких свойств или в декоративных целях. Для получения покрытий с превосходной адгезией, коррозионной стойкостью и внешним видом требуется соответствующий процесс предварительной обработки [1]. К магнию и магниевым сплавам можно применять многие процессы нанесения покрытий, включая покраску, порошковое покрытие, электронное покрытие, золь-гель процесс и полимерное покрытие.В следующем разделе мы обсудим золь-гель процесс.

Золь-гель процесс

Синтез гелей золь-гель процессом включает гидролиз и конденсационную полимеризацию алкоксидов металлов. Одним из основных преимуществ этого метода является отличная адгезия, достигаемая при минимальной предварительной обработке образца [1]. Металлические поверхности просто обезжиривают, ополаскивают и сушат перед нанесением покрытия в золь-гелевую смесь. Существенным преимуществом является возможность нанесения покрытия на нестандартные формы и более крупные цельные конструкции.Однако золь-гелевые покрытия имеют тенденцию к разрушению, если толщина пленки превышает 5 мкм из-за деформации усадки во время сушки и уплотнения пленки ксерогеля после осаждения. Фани и др. [56] сообщили, что золь-гель покрытия, состоящие из ZrO 2 , а также 15 мас.% CeO 2 , могут быть нанесены на магниевые сплавы AZ91D и AZ31 методом покрытия погружением. Измерения адгезии покрытий показали хорошую адгезию при критических нагрузках до 25 Н. Испытания покрытий на наноиндентирование с измерением глубины показали твердость около 4.5 ГПа и модуль упругости 98 ГПа. Покрытия, нанесенные на подложки AZ91D и AZ31, показали хорошую коррозионную стойкость в испытании в солевом тумане, проведенном в течение 96 часов.

5.4.6. Электролитическое плазменное окисление

Электролитическое плазменное окисление (EPO), также называемое плазменным анодированием или микродуговым искровом, представляет собой многообещающую поверхностную обработку для замены шестивалентного хрома для защиты от коррозии или улучшения трибологических свойств легких металлических конструкций. Это электролитическое плазменное окисление можно отличить от классического анодирования использованием напряжений, превышающих потенциал диэлектрического пробоя образующегося анодного оксида.Это приводит к локальному образованию плазмы, на что указывает наличие искр, сопровождающихся выделением газа [57].

Интересные исторические комментарии представлены в обзоре Ерохина и др. [57]. Плазменное анодирование восходит к 1932 году. В то время его изучали два немецких ученых, Гунтершульце и Бетц, работая над электролитическими конденсаторами с использованием алюминиевой фольги. В течение 1970-х годов также было разработано и изучено осаждение оксида на алюминиевый анод в условиях дугового разряда.В 80-е годы прошлого века возможности использования поверхностных разрядов при осаждении оксидов на различные металлы были изучены более подробно. Первые приложения были внедрены в текстильной и авиакосмической промышленности. Электролитическое плазменное окисление (ЭПО) в последнее время считается перспективным методом нанесения керамических покрытий на магниевые сплавы для защиты от коррозии.

Процесс EPO включает электрохимическое растворение анода, сочетание ионов металлов с анионами с образованием керамических соединений и спекание подложки под действием искр.Ерохин и др. [58] описали три основных этапа, ведущих к образованию керамического покрытия. Во-первых, в оксидном слое образуется ряд дискретных разрядных каналов в результате потери его диэлектрической стабильности в области низкой проводимости. Материал в канале нагревается до температур 10 4 К за счет генерируемых электронных лавин. Из-за сильного электрического поля анионные компоненты втягиваются в канал. Из-за высокой температуры элементы выплавляются из подложки, попадают в канал и окисляются.Во-вторых, эти окисленные металлы выбрасываются из каналов на поверхность покрытия в контакте с электролитом, тем самым увеличивая толщину покрытия в этом месте. На последнем этапе разрядные каналы охлаждаются и продукты реакции осаждаются на его стенках. Вышеупомянутый процесс повторяется в нескольких отдельных местах по всей поверхности покрытия, что приводит к общему увеличению толщины покрытия. Тем не менее, нет никаких экспериментальных данных, подтверждающих приведенную выше интерпретацию.

Ерохин и др. al. В [57] также описаны вольт-амперные характеристики в процессе ЭПО. На рис. 13 представлена ​​вольт-амперная диаграмма процесса плазменного электролитического окисления. Сначала сформированная ранее пассивная пленка начинает растворяться в точке U 1, , что на практике соответствует потенциалу коррозии материала. Затем в области повторной пассивации, U 1 -U 2 , вырастает пористая оксидная пленка, и именно на ней происходит большая часть падений напряжения.В точке U 2, электрическая прочность поля в оксидной пленке достигает критического значения, за пределами которого пленка прорывается из-за удара или туннельной ионизации. В этом случае наблюдаются небольшие люминесцентные искры, которые быстро перемещаются по поверхности оксидной пленки, способствуя ее продолжающемуся росту. В точке U 3 механизм ударной ионизации поддерживается за счет начала процессов термической ионизации и возникновения более медленных и больших дуговых разрядов. В области U 3 -U 4 термическая ионизация частично блокируется накоплением отрицательного заряда в объеме утолщающейся оксидной пленки, что приводит к короткому замыканию подложки при затухании разряда.Этот эффект определяет относительно низкую мощность и продолжительность возникающих дуговых разрядов, то есть микроразрядов, которые называются «микродугами». Из-за «микродуги» пленка постепенно плавится и легируется элементами, содержащимися в электролите. Выше U 4 дуговые микроразряды, возникающие по всей пленке, проникают в подложку и трансформируются в мощные дуги, которые могут вызывать деструктивные эффекты, такие как термическое растрескивание пленки.

Недавно Wang et al.[59] сообщили о различных характеристиках окисленных покрытий при разных напряжениях на AZ91D в щелочно-силикатном растворе. Три типа оксидных покрытий: пассивная пленка, керамическое покрытие с микроискровым покрытием и покрытие из искровой керамики были приготовлены при 100 В, 195 В и 235 В соответственно. Пассивные пленки тонкие и не могут обеспечить эффективную защиту подложки. Микроискровые керамические покрытия однородны с компактным внутренним слоем и демонстрируют наивысшее сопротивление благодаря максимальной эффективной толщине.Покрытия из искровой керамики самые толстые, но из-за больших пор в оксидном слое они рыхлые и дефектные.

Рис. 13.

Вольт-амперная диаграмма процесса плазменного электролиза: в диэлектрической пленке на поверхности электрода развиваются разрядные явления [57].

Технология электролитического плазменного окисления (ЭПО) использовалась для нанесения керамических покрытий на магниевые сплавы для защиты от коррозии [60-63]. Покрытия могут иметь толщину до нескольких сотен микрометров, и их коррозионные свойства сильно зависят от используемых параметров процесса, химического состава исследуемых материалов и используемых электролитов.Влияние состава электролита на свойства оксидных покрытий EPO на Mg и Mg сплавах также было интересным предметом исследования для автомобильной промышленности. Электролиты состояли из гидроксида калия и некоторых других пассивных агентов, которые могут изменять характеристики оксидных покрытий. Hsiao и Tsai [62] исследовали характеристики анодных пленок, сформированных на растворах, содержащих 3M KOH, 0,21M NaPO 4 , 0,6 MKF, с и без Al (NO 3 ) 3 .Было обнаружено, что добавление Al (NO 3 ) 3 в 3 M KOH + 0,21 M Na 3 PO 4 +0,6 M базовый электролит KF способствовало равномерному искрообразованию на магниевом сплаве AZ91D при анодировании. Как с низкой концентрацией Al, так и без нее (NO 3 ) 3 образовывался пористый и неоднородный анод. Присутствие Al (NO 3 ) 3 в базовом электролите привело к образованию в анодной пленке Al 2 O 3 и Al (OH) 3 .Присутствие в пленках Al 2 O 3 способствует коррозионной стойкости пленок в 3,5% -ном растворе NaCl.

Используемые параметры процесса также играют важную роль в характеристиках оксидных покрытий. Zhang et al. [61] обнаружили, что свойства оксидных покрытий сильно зависят от используемых параметров процесса. С повышением температуры раствора толщина пленки уменьшалась. С другой стороны, толщина пленки увеличивалась с увеличением времени обработки и плотности тока.Повышение напряжения в процессе ЭПО всегда сопровождается увеличением толщины пленки. Более высокое напряжение указывает на более толстую пленку. Хаселев и др. [60] исследовали характеристики оксидных покрытий на бинарных сплавах Mg-Al в растворе, содержащем 3 М КОН, 0,6 М KF и 0,21 М Na 3 PO 4 с 1,1 М алюминатом. Напряжения пробоя увеличивались с увеличением содержания Al в сплавах. Рост оксидных пленок происходил неравномерно. Рост начался на α-Mg и продолжился на β-фазе (Mg 17 Al 12 ), когда напряжение превысило 80 В, и на подложке из сплава образовалась однородная анодная пленка, когда напряжение достигло 120 В.Al был включен в оксидные покрытия как из подложки, так и из электролита. Покрытия EPO показали лучшую коррозионную стойкость, чем покрытия, обработанные анодированием. Чжан и др. [61] сравнили оксидные покрытия, полученные с помощью процесса EPO, с анодными покрытиями, полученными с помощью процессов HAE и Dow 17. Было обнаружено, что покрытия EPO были гладкими, однородными, в отличие от шероховатой, неоднородной пленки, производимой HAE, и относительно грубой, даже частично порошкообразной пленки, производимой DOW17. Кроме того, пленки, полученные с помощью процесса EPO, обладают гораздо большей защитой от коррозии, чем пленки, произведенные HAE и DOW17.

В настоящее время все больше внимания уделяется исследованиям влияния режимов электропитания на свойства покрытия EPO. Исследователи [64] попытались изменить морфологию и структуру оксидных покрытий, изменив искры во время процесса EPO. Первоначально в процессе EPO использовался постоянный ток или переменный ток с амплитудной модуляцией, что позволило обеспечить скорость роста покрытия всего 1-2 мкм мин. -1 . Ерохин и др. [64] использовали импульсный биполярный ток, чтобы сделать слои оксидной керамики плотными и однородными с мелкозернистой микроструктурой на сплаве Mg (2% Al, 1% Zn, 0.2% Mn, остаток Mg), а скорость роста покрытия составляла до 10 мкм мин. -1 . Импульсный биполярный ток также был полезен для устранения усталостных трещин из-за деформации подповерхностных слоев металла, вызванной во время процесса окисления. Фаза была в основном MgAl 2 O 4 с использованием импульсной биполярной мощности, в то время как MgO и Al 2 O 3 в основном присутствовали в пленках с использованием мощности постоянного тока.

В процессе EPO также применялись другие методы для улучшения свойств покрытий.Гуо и др. [65] продемонстрировали, что мощность ультразвука может играть важную роль в формировании покрытия и увеличивать его рост. Анодные покрытия состояли из двух слоев при приложении ультразвукового поля, и значение акустической мощности увеличивалось до 400 Вт при постоянной частоте 25 кГц в 0,1 М гидроксиде калия, 0,15 М фториде калия, 0,30 М алюминате натрия, 0,004 М пирофосфате натрия и 0,5 -1,0 М добавок. Это отличалось от ситуации без ультразвукового поля, когда анодные покрытия состояли только из одного слоя.Для двухслойных анодных покрытий внутренний слой был компактным, обогащенным алюминием и фтором и имел одинаковую толщину. Напротив, содержание алюминия и фтора во внешнем слое было очень низким, а толщина была неоднородной. Кроме того, исследования [66-73] демонстрируют, что плазменное электролитическое окисление (ПЭО) является относительно экономичным и экологически безопасным методом улучшения коррозионной и износостойкости магния и его сплавов. Метод PEO можно использовать для формирования тонкого или толстого, твердого и адгезионного керамического покрытия на поверхности сплавов Mg для автомобильных применений.

Было указано [74-77], что магний является хорошим кандидатом в качестве материала имплантата из-за его биоабсорбируемости и высокой удельной прочности. Чтобы избежать быстрой деградации магния в организме человека, можно применять методы обработки поверхности для повышения устойчивости к коррозии магния и, следовательно, уменьшения его разложения. Совсем недавно Ху и Ни [78] применили обработку плазменным электролитическим окислением (ПЭО) к чистому магнию, пытаясь разработать материал имплантата с контролируемой деградацией.Это связано с тем, что процесс PEO является недорогим и экологически чистым, а также позволяет получить покрытие, не наносящее вреда человеческому организму. Магний является сильным кандидатом из-за его биоабсорбируемости и высокой удельной прочности. В своем исследовании испытания потенциодинамической поляризационной коррозии, выполненные в моделируемой жидкости организма (сбалансированный солевой раствор Хэнкса), были проведены на образцах магния с покрытием и без покрытия. Результаты испытаний показали, что магний с покрытием показал более высокую коррозионную стойкость, чем подложка.При толщине покрытия PEO 6,3 и 18,6 мкм плотность тока коррозии снизилась на 1,330 × 10 -3 и 1,341 × 10 -3 мА / см 2 по сравнению с магнием без покрытия, соответственно, что указывает на значительное снижение скорость разложения между чистым магнием и магнием с покрытием от 6,17 · 10 -1 до 1,91 · 10 -2 и 1,42 · 10 -2 г / год соответственно. Трибометр со штифтом на диске использовали для измерения коэффициента трения (COF) образцов магния с покрытием и без покрытия, смазанных раствором Хенкса и без него.Измеренные COF образцов с покрытием были очень низкими. Они были в среднем равны 0,198 и 0,256 для толстого и тонкого покрытий соответственно, в то время как подложка показывала средний коэффициент трения 0,203 в условиях смазки. Измерения COF показали, что COF покрытий очень сопоставим с COF подложки. Поддерживая низкий уровень COF, разработанное покрытие PEO на Mg-субстрате могло почти не вызывать раздражения или повреждения окружающей ткани во время операции по установке имплантата.

Обзор биоматериалов на основе магния и их применения

Реферат

В биомедицинских приложениях обычно используемые металлические материалы, включая нержавеющую сталь, сплавы на основе Co и сплавы Ti, часто дают неудовлетворительные результаты, такие как защита от напряжений и ион металла. выпускает. Вторичная хирургическая операция обычно становится неизбежной для предотвращения длительного воздействия токсичного содержимого имплантата на организм. Металлические биоматериалы претерпевают революцию с развитием биоразлагаемых материалов, включая несколько металлов, сплавов и металлических стекол.Таким образом, природа металлических биоматериалов трансформируется из биоинертных в биоактивные и мульти-биофункциональные (антибактериальные, антипролиферативные, противораковые и т. Д.). Биоматериалы на основе магния являются кандидатами на использование в качестве биоразлагаемых металлов нового поколения. Магний (Mg) может растворяться в жидкости организма, что означает, что имплантированный Mg может разлагаться во время процесса заживления, и если это разложение контролируется, после завершения заживления он не оставит никаких загрязнений. Следовательно, необходимость в повторной хирургической операции по удалению имплантата может быть устранена.Помимо биосовместимости, механические свойства магния очень похожи на свойства человеческой кости. Исследователи работают над синтезом и характеристикой биоматериалов на основе Mg с различным составом, чтобы контролировать скорость разложения Mg, поскольку неконтролируемое разложение может привести к потере механической целостности, загрязнению металла в организме и недопустимому выделению водорода тканями. Было замечено, что применяемые методы синтеза и выбор компонентов влияют на характеристики и характеристики биоматериалов на основе магния.Исследователи синтезировали множество материалов на основе магния с помощью нескольких способов синтеза и исследовали их механические свойства, биосовместимость и поведение разложения с помощью исследований in vitro, in vivo и in silico. Эта статья представляет собой всесторонний обзор, в котором собраны, проанализированы и критически рассмотрены последние публикации по важным аспектам биоматериалов на основе магния.

Ключевые слова

Биоматериалы на основе магния

Механические свойства

Имплант

Биомедицинские применения

Биодеградация

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

© 2018 Опубликовано Elsevier B.В. от имени Чунцинского университета.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Деградация, применение и легирующие элементы

Interv Med Appl Sci. 2017 Март; 9 (1): 27–38.

Максим Погорелов

1 Медицинский институт, Сумский государственный университет, Сумы, Украина

Евгения Гусак

1 Медицинский институт, Сумский государственный университет, Сумы, Украина

Александр Солодивник

, 1 Медицинский институт Сумский государственный университет, Сумы, Украина

Сергей Жданов

1 Медицинский институт Сумского государственного университета, Сумы, Украина

1 Медицинский институт Сумского государственного университета, Сумы, Украина

* Автор для переписки: Максим Погорелов ; Медицинский институт Сумского государственного университета, ул. Санаторная, 31, Сумы, 40018, Украина; Телефон / факс: +380 66

48; Электронная почта: [email protected]

Поступила в редакцию 22.03.2016; Принято 12 января 2017 г.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе в некоммерческих целях при условии, что автор и источник являются оригинальными. зачислено.

Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

В последние годы парадигма о металле с улучшенной коррозионной стойкостью для применения в хирургии и ортопедии была нарушена.Новый класс биоразлагаемых металлов появляется как альтернатива биомедицинским имплантатам. Эти металлы постепенно подвергаются коррозии с соответствующей реакцией хозяина и выделением продуктов коррозии. И совершенно необходимо использовать незаменимые металлы, метаболизируемые организмом-хозяином, с местным и общим нетоксичным действием. Магний лучше всего служит этой цели; он играет важную роль в метаболизме организма и должен полностью выводиться в течение нескольких дней после разложения. В этом обзоре обобщены данные об открытии Mg и первом экспериментальном и клиническом применении современной концепции разработки Mg-сплавов.Мы сосредоточились на применении биоразлагаемых металлов в общей хирургии и ортопедической практике и показали преимущества и недостатки Mg сплавов. Мы сосредоточились на методах in vitro и in vivo исследования разлагаемых сплавов Mg и корреляции между этими методами. На основании данных наблюдений предлагается лучший способ доклинического исследования нового сплава. В этом обзоре анализируются возможные легирующие элементы, которые улучшают скорость коррозии, механические свойства и дают соответствующую реакцию основы.

Ключевые слова: биоразлагаемые металлы, магний, коррозия, хирургия, ортопедия

Введение

В последние десятилетия парадигма, согласно которой имплантаты должны быть инертными и устойчивыми к коррозии, была вытеснена появлением нового класса металлических биоматериалов. : биоразлагаемые металлические материалы [1]. По сравнению с другими материалами эти металлы обладают высокой ударной вязкостью, высокой износостойкостью, высокой пластичностью и ударной вязкостью [2]. Следовательно, эти металлы используются в ортопедических, общих и сердечно-сосудистых операциях из-за их соответствующих механических и коррозионных свойств после обеспечения структурной поддержки в течение определенного периода для завершения процессов регенерации и заживления.

Железо (Fe), цинк (Zn) и магний (Mg) считаются основными биоразлагаемыми материалами для медицинского применения. Механические параметры этих трех чистых металлов показаны в таблице . .

Таблица I

Механические параметры и скорость разложения чистого Fe, Zn и Mg, используемых в медицине (сравните с нержавеющей сталью)

: отожженное Fe606202 6 407 металлов, Fe является интересным кандидатом на роль биоразлагаемых материалов с точки зрения его механических свойств. Благодаря более высокому модулю упругости Fe обладает высокой радиальной прочностью, что позволяет получать материалы с более тонкими стойками.Он также обладает высокой пластичностью, что помогает при имплантации, когда материал пластически деформируется [3]. Первый биоразлагаемый металлический стент был изготовлен из железа Armco ® (Fe> 99,8%) и имплантирован в нисходящую аорту новозеландских белых кроликов в 2001 году [4]. Результаты имплантации первого Fe-стента не показали значительных доказательств воспалительной реакции или пролиферации неоинтимы, а обследование органов не выявило какой-либо системной токсичности.Однако медленная скорость разложения (0,16 мм в год –1 ) и ферромагнитная природа чистого Fe привели к проблемам, когда эти материалы использовались в качестве имплантируемых устройств [5]. Добавление марганца (Mn) увеличивает скорость разложения до 0,44 мм / год –1 , но все же не имеет широкого применения.

Сплавы на основе цинка

также могут быть многообещающими кандидатами для биоразлагаемых имплантатов. Преимуществами сплавов на основе цинка являются низкая температура плавления и низкая реакционная способность в расплавленном состоянии.Следовательно, они могут быть получены простой плавкой, гравитационным литьем или литьем под давлением в атмосфере воздуха и горячей штамповкой [6]. Сплавы Zn не проявляют местной или общей токсичности или другой биологической совместимости [7]. Однако один недостаток чистого Zn как потенциального биоразлагаемого металла заключается в том, что чистый Zn имеет довольно низкую прочность и пластичность.

Mg и его сплавы являются биосовместимыми материалами с соответствующими биомеханическими параметрами, которые могут полностью корродировать в биологических средах. Эти свойства делают их многообещающими кандидатами для биомедицинских приложений [8].Разложение Mg в физиологических условиях позволяет избежать повторной операции по удалению костного имплантата. В последнее столетие Mg-сплавы широко исследовались, но до сих пор они не используются в качестве оптимального материала для контроля биодеградации и подбора состава и микроструктуры сплава в зависимости от текстуры, размера зерна, метода производства и методов постобработки [9–11].

В этом обзоре резюмируется открытие Mg и его сплавов для биомедицинского применения. Кроме того, он также суммирует различные области применения сплавов Mg и механизмы разложения Mg (как in vitro, , так и in vivo, ).

Mg Discovery и его первое биомедицинское применение

Mg был впервые идентифицирован сэром Хэмфри Дэви в 1808 году (рис. ). ) , а в 1833 году он был впервые извлечен Майклом Фарадеем с помощью электролиза [12]. В середине 19 века он производился небольшими компаниями в Германии, США и Великобритании для пиротехнических и фотографических применений.

Слева: сэр Хэмфри Дэви (17 декабря 1778 г. — 29 мая 1829 г.), английский химик, открывший Mg в 1808 г .; Справа: д-р.Эрвин Пайр (17 февраля 1871 — 6 апреля 1946). Австрийско-немецкий хирург, пионер в медицинском применении Mg

О первом медицинском применении сплава Mg было сообщено в 1878 году, когда Хьюз использовал проволоку в качестве лигатуры для остановки кровотечения из лучевой артерии (2 случая) и во время операции по поводу варикоцеле [12 ]. Во всех случаях применение лигатуры Mg было успешным, но дальнейшие исследования по этому применению не проводились до тех пор, пока Пайр не сообщил о других возможных применениях Mg в 1900 г. [13, 14].

Mg в хирургии

Payr был пионером в области медицинского применения Mg; он проводил испытания как на людях, так и на животных. В своем первом эксперименте в 1900 году он использовал соединители сосудов из Mg в бедренной артерии животного [13, 14]. Исходное изображение из статьи Payr показано на рис. Рис. . . Он доказал, что соединение концов сосудов стало прочным через 8 дней, и наблюдал сильно утолщенный слой интимы в анастомозе с фиброзным кольцом на внешней стороне в этой точке.В том же исследовании он также предположил, что только внутрисосудистые Mg-пробирки демонстрируют тромботическое свертывание крови на концах пробирок, которые, однако, никогда не закрывают оставшийся просвет. Кроме того, не наблюдалось тромбоза при внесении внесосудистых Mg-трубок. Он рекомендовал использовать пластины и пластины из Mg для ушивания хорошо васкуляризованных органов и лечения кавернозной гемангиомы и аневризм крупных сосудов [17–19]. Он доказал эффективность гемостаза после частичного иссечения печени на животной модели с использованием Mg-листа, а затем успешно применил этот метод в случае с человеком.В модели на животных он предположил, что время резорбции пластин Mg после гемостаза варьировалось от 50% резорбции через 3 недели до незначительной коррозии через 5 недель. Двумя годами позже, в 1905 году, Пайр и Мартина показали, что гемостатический эффект после наложения Mg-пластинок был вызван тампонадным эффектом газообразного водорода [17]. В 1900 году он провел свое первое успешное лечение гемангиомы у 14-летней девочки. Несколькими годами позже он предположил, что лечение Mg-стрелой было полезно только для лечения подкожной кавернозной гемангиомы [19].В 1914 году Sonntag подтвердил результаты Пайра в нескольких клинических случаях [20]. Наконец, Пайр предложил использовать Mg-трубки для наложения швов нервов и применил этот метод как в экспериментах на животных, так и в случаях с людьми (7 нервов) [14]. Во время экспериментов он наблюдал несколько круглых клеток и образование зернистой ткани вокруг разъедающего Mg [14]. Гранулярная ткань была сильно васкуляризована и содержала гигантские клетки с металлическими частицами и лейкоцитами. Он также обнаружил, что сильная активация свертывания крови происходила из-за корродирующего имплантата Mg [17].

(A) Соединители сосудов из магния (экстравазальные кольца из магния — левая колонка, двухкомпонентные соединители — правая колонка), разработанные Пайром [15]. (B) Mg-соединитель для кишечного анастомоза, разработанный Хлумским в 1900 г. [16]

В то же время Хлумский предложил использовать Mg-трубки в качестве соединителей для кишечного анастомоза, но он использовал Mg высокой чистоты, который равномерно корродировал ( Рис ) . Скорость коррозии соединительных элементов составляла от 2 до 4 недель, в зависимости от их анатомической локализации [21].Кроме того, Хлумски поместил листы Mg толщиной 0,1–0,8 мм между свежеотделенными поверхностями костей в коленных суставах собак и кроликов, что доказало полную коррозию через 18 дней. Как у животных, так и у людей Хлумски предотвращал скованность суставов и восстанавливал подвижность суставов [16]. Но более поздние наблюдения показали, что все новые суставы с годами стали жесткими.

В 1903 году Хопфнер использовал цилиндры из магния для анастомоза сосудов и обнаружил тромбоз сосудов диаметром <3 мм. Он предположил, что тромбоз возник из-за обширного поражения интимы во время операции, и рекомендовал использовать Mg для анастомозирования крупных сосудов [22].

В 1910 году Lespinasse использовал металлические кольцевые пластины из Mg с пробитыми отверстиями для экстравазальных швов [23]. Было обнаружено, что кольцевые пластины из Mg сохраняли свою первоначальную форму в течение примерно 30 дней, прежде чем они начали разрушаться и полностью разрушаться в течение 80–100 дней. Кольца из магния были плотно связаны друг с другом, но не настолько плотно, чтобы разрезать интиму и вызвать некроз сосудов. Lespinasse не наблюдал тромбозов или вторичного сужения сосудов.

В 1917 году Эндрюс использовал рассасывающиеся зажимы и скобы из магния для успешного гемостаза в головном мозге, глубоких ран и кишечных анастомозов [24].В отличие от предыдущих исследований, он использовал как чистые металлы, так и сплавы Mg для различных целей. Он сделал сплавы с алюминием (Al), кадмием (Cd) и Zn, но вскоре обнаружил, что все эти сплавы слишком твердые и хрупкие и не могут использоваться для сердечно-сосудистой системы. В 1924 году Силиг обнаружил, что имеющиеся на рынке магниевые проволоки слишком хрупкие. Поэтому он использовал чистый магний, полученный перегонкой в ​​вакууме, чтобы получить более пластичную проволоку из магния. Кроме того, благородные металлы, такие как золото и серебро (Ag), были легированы Mg для повышения его пластичности.Но после некоторых экспериментов он предположил, что эти проволоки имеют низкую прочность на разрыв и недостаточно гибкие [25]. Два года спустя у Гласса были неудачные результаты двух процедур лечения гемангиомы с использованием сплава Mg. Дополнительные эксперименты на животных показали, что Mg не эффективен при больших и чисто кавернозных гемангиомах [26]. Такие же неадекватные результаты были получены в 1981 г. после лечения 27 больных гемангиомой Mg-стрелкой [27]. Но в 1928 году Hoffheinz и Dimitroff обнаружили, что Mg быстро корродирует в кавернозной гемангиоме с его трансформацией в соединительной ткани на модели кролика [28].

В 1951 году Stone and Lord использовали тромбогенные материалы для успешного внутрисосудистого свертывания крови при аневризмах аорты. Они использовали проволоку из чистого магния (диаметр 0,025 дюйма) и проволоку из магния-алюминия (диаметр 0,03 дюйма) в аортах собак в виде проволоки с двойной спиралью. Они обнаружили, что проволока из магния в два раза более тромбогенная, чем из нержавеющей стали, и что тромбогенный потенциал проволоки из магния, легированной алюминием, в три раза выше, чем у нержавеющей стали. Проволока из чистого магния была очень хрупкой, а добавление 2% алюминия позволяло сгибать ее и применять в клинических условиях.Стоун и Лорд заявили, что обе проволоки подходят для предполагаемого применения, в то время как Mg – 2% Al демонстрирует более высокий тромбогенный потенциал, чем коммерчески чистый Mg [29].

Mg в ортопедической практике

Mg и его сплавы имеют несколько преимуществ для ортопедической хирургии. Материалы, используемые в настоящее время для этой цели, в том числе нержавеющая сталь, титан, кобальт-хромовые и циркониевые (Zr) сплавы, имеют ограничения из-за возможного выделения токсичных ионов во время процессов коррозии или износа и несоответствия модулю упругости естественной кости [30, 31].Кроме того, металлические материалы для постоянных креплений следует удалить через несколько месяцев, что может привести к возможным осложнениям и увеличению стоимости лечения [32]. В отличие от других металлов Mg имеет плотность и модуль упругости, близкие к естественной кости [33]. Во время разложения сплав Mg выделяет нетоксичный MgO, который наиболее полно выводится с мочой [34]. Кроме того, есть некоторые свидетельства того, что Mg оказывает стимулирующее действие на рост новой костной ткани [35–37].

Возможные имплантаты из магния, такие как штифты, гвозди, проволока и пластины, были разработаны Пайром в 1900 году [13].Но первое практическое применение сплава Mg в ортопедии было выполнено Ламботом в 1906 году [38]. После клинической неудачи при проведении металлоостеосинтеза перелома большеберцовой кости 17-летнему ребенку он применил Mg пластинки с шестью стальными винтами. Но после операции образовавшиеся обширные подкожные газовые полости лечили удалением фрагментов Mg пластин на восьмой день. Итак, электрохимически образованный Mg, который сильно разложился между Mg пластиной и стальными винтами.После нескольких экспериментов на животных Ламботт и Вербрюгге обнаружили полную резорбцию магния через 7–10 месяцев после имплантации. Более поздние клинические исследования чистого Mg без стального винта показали успешные результаты у детей, страдающих переломом кости (рис. ). ) . Таким образом, они рекомендовали использовать имплантаты Mg при переломах Беннета, переломах ладьевидной кости, хирургии стопы, переломах ключицы, переломах запястья, переломах фаланги и пястной кости, переломах эпифиза лучевой кости, переломах диафиза нижней части руки, переломах надпочечников и мыщелков у детей, переломах головки плечевой кости, переломах лодыжки. переломы, косые переломы большеберцовой кости и чрезвертельные переломы [39].

Надмыщелковый перелом плечевой кости у ребенка, зафиксированный Mg-гвоздем Lambotte (A), результат через несколько месяцев с полной коррозией Mg-ногтя (газовых полостей не наблюдалось) (B) [38]

Но в 1913 году Groves исследовал Mg как интрамедуллярный штифт и предположил, что его нельзя использовать в ортопедии из-за образования полостей абсцесса и быстрой деградации до заживления перелома [40]. Позже Циерольд доказал стимуляцию образования соединительной ткани и ускорение роста новой кости во время нанесения сплава [41].В 1920 г. Вербрюгге исследовал сплав Mg с 8 мас. % Al в экспериментах на животных и клинических случаях и обнаружил резорбцию Mg через 6–8 месяцев без признаков воспаления и раздражения тканей. Таким образом, можно сделать вывод, что газообразование не повреждает никакие ткани. Он продемонстрировал образование костной мозоли в 21 клиническом случае, в котором не было реакции кожи, мягких тканей, костей и суставов на продукты коррозии Mg [42].

После нескольких испытаний на животных в 1938 году МакБригг сообщил, что пластины из чистого Mg не подходят для реконструкции костей из-за их быстрого времени разрушения.Но он заметил, что винты из магния более устойчивы к коррозии по сравнению с пластинами и должны использоваться в костной хирургии [43]. Позже McBride использовал сплав Mg – Al – Mn для костной пластики и фиксации переломов у 20 пациентов (рис. ). ) . Он не наблюдал воспалительной или системной реакции и медленной скорости разложения нового сплава. Макбрайд сообщил, что магний оказывает положительное влияние на периостальную ткань и отложение костной мозоли [44]. Два года спустя Майер сообщил о двух положительных случаях заживления переломов с использованием листов Mg в форме веретена.Подкожная имплантация Mg имплантатов кролику показала коррозию и образование газовых полостей с сильной периостальной реакцией. Майер [45] предположил, что MgO, как продукт коррозии, оказывает раздражающее действие на костные клетки и стимулирует периостальную реакцию.

Устойчивый к вращению остеосинтез металлической пластиной Mg – Mn, предоставленный McBride [44]

Троицкий и Цитрин в 1944 г. использовали сплав Mg с небольшим количеством Cd для лечения 34 пациентов с различными переломами костей. Из 34 пациентов только 9 были безуспешными из-за инфекции.В других случаях наблюдалось полное заживление кости без воспалительной реакции вокруг имплантатов; кроме того, они не обнаружили никакой корреляции между деградацией Mg и концентрацией в сыворотке крови. Процесс коррозии был медленным и завершился в течение 10–12 месяцев. В то же время они также сообщили, что некоторые имплантаты рассасывались через 3-5 недель из-за повышения уровня кислотности в зоне перелома [46]. В 1945 г. о подобном положительном результате заживления 2 переломов сообщил Знаменский. Он использовал Mg с 10 мас.% Al, а имплантаты не были обнаружены в зоне перелома через 6 месяцев после пересадки [47].

В 1972 г. Бородкин и др. использован сплав Mg с редкоземельными элементами. Состав сплава составлял 0,4–4 мас. % редкоземельного металла, 0,05–1,2 мас. % Cd, 0,05–1,0 мас. % кальция (Ca) или Al, а также различные следовые (0,8%) уровни Mn, Ag, Zr или кремния (Si). Они показали медленную деградацию сложного сплава в течение 5–10 месяцев in vivo, , но не сообщили о распределении микроэлементов и каких-либо осложнениях [48].

С 2001 по 2005 год Witte et al. исследовали in vivo разложение 4-магниевых сплавов — с Al и Zn (3 мас.% Al + 1 мас.% Zn и 9 мас.% Al + 1 мас.% Zn) и с редкоземельными элементами (4 мас.% иттрия (Y) + 3 мас.% неодима, церия и диспрозия и 4 мас.% лития (Li) + 4 мас.% Al + 2 мас.% церия, лантана, неодима и празеодима). Микротомография показала деградацию сплава через 18 недель после операции со значительным увеличением костеобразования по сравнению с контрольной группой (полилактидный стержень).Они показали самую низкую скорость коррозии в сплаве Li – Al с редкими элементами. Редкие элементы были обнаружены в коррозионном слое в присутствии аморфного Ca 3 (PO 2 ) 4 , но не в окружающей костной ткани [49].

В последние годы несколько исследователей исследовали различные сплавы магния на предмет повышения их устойчивости к разложению, механических свойств и биологической реакции. Trincă et al. (2015) предложили использовать сплав на основе Mg с добавкой 0.4% Ca и 0,5% Si и выполнение градиента концентрации Si на глубину 0,25 мм от поверхности образца внутрь. В случае имплантата большеберцовой кости изменение основных биохимических и гистологических параметров поддерживало нормальное развитие перелома кости с короткой стадией резорбции на фоне относительно постоянной скорости костеобразования. Специфические гистологические окрашивания показали интенсивное и активное костеобразование через 2 недели имплантации, тогда как через 4 недели уже начался процесс ремоделирования кости.Рентгеновский снимок и компьютерная томография (КТ) зарегистрировали наличие экспериментально созданного дефекта в большеберцовой кости и выявили некоторые этапы восстановления костной ткани в связи с процессом биодеградации образца имплантата [50].

В 2015 году Ван имплантировал цилиндры из сплава Mg – Zn – Zr в мыщелки бедренной кости японских ушастых белых кроликов. На 24-й неделе имплантат стал менее заметным, а плотность окружающей губчатой ​​кости увеличилась. Микро-КТ подтвердила, что новая костная ткань на поверхности имплантата из остаточного сплава увеличилась между 12 и 24 неделями.На 12-й неделе многие полости в губчатой ​​костной ткани вокруг имплантата были отмечены значением CT, аналогичным значению газа, и увеличились к 24-й неделе. Гистологическое исследование срезов твердых тканей показало, что костная ткань заметно прикреплялась к сплаву в мыщелке бедренной кости на 12-й неделе. Ткани губчатой ​​кости стали более интактными и плотными, а полости заполнились мягкими тканями на 24-й неделе. В общем, газ, образующийся при разложении сплава Mg – Zn – Zr, может вызывать кавитацию внутри губчатого вещества кости, что не влияет на остеогенез вокруг сплава Mg [51].

Pan et al. разработали новый деформируемый Mg – 2Sn – 1Ca мас. % (TX21) и Mg – 2Sn – 1Ca – 2Zn мас. % (TXZ212) сплавов с высокой прочностью и пластичностью, одновременно получаемых с помощью обычного литья, гомогенизации и непрямой экструзии. Они доказали, что высокая прочность обусловлена ​​высокой плотностью фаз нано-Mg – Sn – Ca, Г.П. зоны и сверхмелкозернистый размер (∼0,8 мкм) [52]. В том же году с помощью обработки твердым раствором (SS) и многопроходного равноканального углового прессования ( ECAP).Было исследовано влияние прокатки после РКУП на изменения микроструктуры и деформационные характеристики сплава Mg. Результаты показали, что мелкозернистый сплав после 16 РКУП при 658 К имел предел текучести 334,4 МПа при относительном удлинении 22,5%. Уточнение зерна с помощью LPSO позволило одновременно улучшить прочность и пластичность сплава с РКУП, что свидетельствует о хорошей пластической деформируемости [53]. Но эксперимент in vivo не проводился, и скорость биоразложения не изучалась.

Ян Лю добавил 2 × 10 17 ионов на см –2 Ag, Fe и Y к сплаву Mg – 1Ca, используя технику вакуумной дуги паров металла. Имплантация ионов Y индуцировала внешний окисленный слой с дефицитом Mg / Ca, и распределение Y по глубине было более однородным. И электрохимические, и иммерсионные испытания показали ускоренную скорость коррозии имплантированного Ag Mg – 1Ca и Mg – 1Ca, имплантированного Fe, тогда как имплантация ионов Y показала короткий период защиты, поскольку электрохимическим тестом была получена повышенная коррозионная стойкость, но увеличилась скорость коррозии. был обнаружен методом длительного погружения.Анализ косвенной цитотоксичности показал хорошую цитосовместимость Y-имплантированного Mg – 1Ca [54].

Hofstetter исследовал влияние микропримесных элементов на деградацию высокопрочных Mg-сплавов типа ZX50 (Mg – 5Zn – 0.3Ca). Показано, что микропримесные элементы увеличивают скорость разложения, преимущественно в начальный период испытаний, а также повышают восприимчивость материала к локализованному коррозионному воздействию. Эти эффекты объясняются на основе коррозионного потенциала интерметаллических фаз, присутствующих в сплавах [15].

Недавнее исследование различных состояний Mg – стронция (Sr) показало, что сплав Mg – Sr в литом состоянии демонстрирует более высокую скорость разложения по сравнению со сплавом после экструдирования из-за межкристаллитного распределения второй фазы и микрогальваники. коррозия. Однако первоначальная деградация может регулироваться защитным покрытием, которое, как было доказано, является цитосовместимым, а также пригодным для восстановления кости, наблюдаемого при имплантации in vivo. Интегрированные мозоли трещины сформировали и перекрыли разрыв трещины без скопления пузырьков газа, в то время как заменители одновременно деградировали.В заключение следует отметить, что сплав Mg – Sr в литом состоянии с покрытием потенциально может быть использован в качестве альтернативы заменителю кости [55].

Zhou et al. разработали экструдированные сплавы Mg – 1Mn – 2Zn– x Nd ( x = 0,5, 1,0, 1,5 мас.%). Результаты экспериментов показали, что все экструдированные сплавы Mg – 1Mn – 2Zn– x Nd демонстрируют хорошую пластичность и гораздо более высокую механическую прочность, чем у литого чистого Mg и натуральной кости. Прочность на разрыв и удлинение экструдированных сплавов увеличиваются с увеличением содержания неодима.Их прочность на сжатие существенно не меняется с увеличением содержания неодима. Экструдированные сплавы показывают хорошую биосовместимость и гораздо более высокую коррозионную стойкость, чем литой чистый Mg [56].

Таким образом, идеальный сплав Mg (по скорости разложения, реакции in vivo, и механической прочности) до сих пор не найден.

Mg Alloy Degradation

Большой проблемой является адаптация деградации имплантата таким образом, чтобы она подходила для биологической среды [8].Наилучший способ производства сплавов Mg для ортопедических и хирургических применений все еще исследуется. Быстрая резорбция может привести к механической нестабильности до полного заживления кости, но низкая деградация может привести к несоответствующей реакции хозяина. Основными условиями, определяющими скорость коррозии, являются состав сплава и окружающая среда вокруг имплантата. В водной среде сплав Mg разлагается во время электрохимической реакции, известной как коррозия, с образованием гидроксида магния (Mg (OH) 2 ) и газообразного водорода.Mg (OH) 2 не растворяется и образует защитный слой на поверхности сплава. Когда концентрация хлорида выше 30 ммоль / л, он превращается в растворимый MgCl 2 . Содержание хлоридов в жидкостях организма составляет около 150 ммоль / л, и разложение сплава Mg начинается сразу после их попадания в организм [57].

Скорость разложения Mg зависит от нескольких факторов (Рис. ) . Sanchez et al. проанализировал более 100 статей для in vitro, (23 сплава) и in vivo, (20 сплавов), и указал на разное время деградации и отсутствие данных корреляции между in vitro и in vivo экспериментах [ 8].

Факторы, которые могут изменить деградацию Mg и Mg сплава

Методы разложения in vitro включают электрохимические испытания, выделение водорода и потерю массы / объема после испытания погружением [8]. Электрохимический тест прост и воспроизводим, но он приводит к ускорению коррозии, что не коррелирует с деградацией in vivo [58]. Например, скорость разложения с использованием метода погружения для чистого Mg, о котором сообщил Чжан, составила 0,26 мм в год -1 [59], тогда как скорость разложения с использованием электрохимического метода составила 2.52 мм год −1 [60]. Методы потери массы или объема аналогичны методам in vivo , но имеют некоторые ограничения. Например, потеря массы без удаления продуктов коррозии может привести к отрицательной скорости деградации [61].

Основной проблемой при испытании на коррозию является выбор среды для эксперимента. Для этого теста следует использовать раствор, имитирующий среду in vivo . Лучшими тестовыми средами для этой цели являются раствор Хэнка, искусственная жидкость организма (SBF), сбалансированный солевой раствор Эрла (EBSS) или минимально необходимая среда (MEM).Концентрация ионов в SBF очень похожа на плазму крови, но MEM содержит глюкозу, аминокислоту и витамины [8]. MEM и EBSS содержат немного меньшее количество Ca и Mg по сравнению с кровью [62] ( Таблица ). Используя разные носители, можно получить разные ценные результаты. Для чистого Mg скорость коррозии, измеренная погружением в EBSS и сообщенная Уокером, составила 0,39 мм в год -1 [63], тогда как в SBF и растворе Хэнка она составила 1,39 [64] и 2,05 мм в год -1 , [65] соответственно.Также вероятно, что при легировании Mg — скорость разложения Ca – P покрытия — увеличивается с 0,25 мм в год -1 в растворе Хэнкса [66] до 1,88 мм в год -1 в SBF [67]. Следует отметить, что не только методы, но и решения могут влиять на скорость деградации.

Таблица II

Уровень ионов и глюкозы в крови и экспериментальных средах для тестирования биоразлагаемости

Предел текучести (МПа) Предел прочности (МПа) Относительное удлинение (%) In vitro Скорость разложения (мм год −1 )
Нержавеющая сталь 316L: отожженная 190 490 40 в чистом виде
150 200 40 0.16
Чистый цинк: литой 17 20 0,2 0,2
Чистый Mg: литой 20 86 13
9065–5,5
Ионы и органический состав (ммоль / л) Плазма крови SBF MEM EBSS Hank раствор
Na 135.0–145,0 142,0 143,0 144,0 142,0
K 3,5–5,3 5,8 5,4 5,4 5,8 0,4 ​​ 0,4 ​​ 0,8
Класс 103,0 145,0 125,0 125,0 145,0
Ca 2,1–2.5 1,8 1,8 2,5
HPO 4 0,8–1,5 0,4 ​​ 0,9 1,0 0,4 ​​
SO3 9019 0,4
SO3 9019 0,8 0,4 ​​ 0,4 ​​ 0,8
HCO 3 18,0–23,0 4,2 26,0 26,0 4,2
5,6 5,6

Температура эксперимента может существенно повлиять на деградацию сплава Mg in vitro . Чистый Mg разлагается в два раза быстрее при 37 ° C по сравнению с 20 ° C. Те же авторы показали, что температура увеличивается до 40 ° C и увеличивает скорость коррозии на 50% по сравнению с 37 ° C [68]. Это открытие показывает потенциальный риск обширной коррозии сплава Mg после имплантации, особенно во время воспалительных процессов.

Влияние pH раствора на коррозию Mg описано в нескольких публикациях [63, 69–71]. Они показали, что использование буферной системы для поддержания постоянного pH вокруг материала очень важно для получения соответствующих результатов экспериментов. Небуферный раствор приводит к увеличению pH, образованию защитного слоя на поверхности сплава и снижению скорости коррозии. Лучший буферный раствор, который имитирует среду in vivo , — это буферы NaHCO 3 / CO 2 . Он поддерживает pH в нейтральном режиме, и коррозия не будет остановлена ​​[8].

Чтобы имитировать среду in vivo , нам необходимо использовать динамический тест. При испытании на статическое погружение защитный слой на сплаве Mg должен быть сформирован, потому что мы не удаляли продукты разложения. Последнее может привести к изменению среды раствора и остановить коррозию. Ши и др. показали, что скорость разложения сплава AZ31 Mg в статическом состоянии (0,3 мм в год -1 ) была в пять раз ниже по сравнению с динамическим состоянием (1,5 мм в год -1 ). Более того, динамический эксперимент достоверно коррелирует с экспериментом in vivo (1 мм год -1 ) [72].

Все эти данные показывают, что идеальные условия для in vitro Mg и испытания его сплава на коррозию все еще исследуются, и основными параметрами этого исследования являются состав раствора, температура и pH.

In vivo Рассасывание Mg длилось от нескольких недель до более чем 1 года, в зависимости от типа сплава Mg и среды ткани хозяина. Первое применение пластины Mg сообщило о быстрой деградации из-за электрохимической реакции с винтами из нержавеющей стали [38].Недавние исследования показали более медленную деградацию in vivo, , но все факторы, которые определяют коррозию сплава Mg в организме животных и человека, до сих пор не обнаружены.

Санчес в своем обзоре обобщила данные более чем 50 работ по деградации Mg сплавов [8]. Она не обнаружила никакой корреляции между составом сплава и скоростью разложения. Скорость коррозии чистого Mg варьируется от 0,33 мм в год -1 после подкожной имплантации [63] до 0,86 мм в год -1 в модели имплантации бедренной кости [73].Сплав Mg – Al – Zn разлагается быстрее у кролика по сравнению с крысами во время имплантации кости без интрамедуллярной имплантации: 1,64 мм в год -1 [49] по сравнению с 0,168 мм в год -1 [74]. В том же случае интрамедуллярная имплантация в бедренную кость сплава Mg – Zn – Ca – Mn корродирует в три раза быстрее после введения внутримышечной имплантации [65, 75].

На основании перечисленных данных нельзя выделить основные причины, влияющие на Mg-коррозию in vivo . Первая — это модель на животных, которая включает эксперимент и анатомическую область имплантации.У животных разное содержание воды и кровоток, что может влиять на удаление продуктов разложения. Содержание воды в костной ткани человека составляет 43,9%, а в костной ткани кролика оно значительно увеличивается до 58,1%. Например, кровоток увеличивается от крысы (2,3 мл / мин / 100 г) к кролику (19,1 мл / мин / 100 г) и человеку (120 мл / мин / 100 г). Содержание воды в коже значительно выше у всех моделей животных, а также у человека, но кровоток в коже кролика снижается до 12,7 мл / мин / 100 г. Количество воды и кровоток может повлиять на удаление продуктов разложения и предотвратить образование защитного слоя на поверхности сплава [57].

Окружающая среда, содержащая хлориды, может превращать Mg (OH) 2 в растворимый MgCl 2 , что ускоряет коррозию. Но уровень иона хлора зависит не только от вида, но даже от состояния тканей и тела. Этот фактор может значительно снизить скорость коррозии и, вероятно, является основным фактором, определяющим разницу между экспериментами in vitro и in vivo [49, 76].

Как упоминалось ранее, pH является одним из факторов, определяющих скорость разложения in vitro .После имплантации металла может наблюдаться реакция ткани, такая как воспаление или реакция на инородное тело. Это может привести к образованию стойкого коррозионного слоя в первые сроки после хирургического вмешательства [77]. Концентрация ионов в жидкости организма, а также температура могут также изменить скорость коррозии магния [78].

Сравнивая данные для in vitro и in vivo , можно заметить, что разные скорости коррозии зависят от множества факторов. Тест in vitro дает только общую информацию о разложении сплава, и эту информацию следует использовать для планирования исследования in vitro .Но последний аспект не дает ответа на ключевой вопрос — как сплав будет подвергаться коррозии в клиническом случае? Только систематический анализ клинических испытаний и исследований in vivo, исследований на животных в различных условиях может дать полную информацию о взаимосвязи между разлагаемым сплавом Mg и органом-хозяином.

Легирующие элементы из магния

Имплантаты из чистого магния имеют низкую коррозионную стойкость и неудовлетворительные свойства, а быстрое разложение и распределение магния по телу может вызвать клинические осложнения.Основная цель разработки сплава — улучшение механических свойств, коррозионной стойкости и стоимости производства [57]. Основными элементами, используемыми для легирования Mg, являются Al, Ca, медь, Fe, Li, Mn, никель, Sr, Y, цинк, Zr и редкоземельные элементы [49, 77, 79–82]. Но свойства сплава также зависят от интерметаллического соединения и микроструктурного эффекта в зависимости от маршрута обработки.

Витте [57] классифицировал сплавы Mg на три группы: (1) чистый Mg с примесью других элементов, (2) Al-содержащий сплав Mg и (3) Mg-сплавы без алюминия.Наиболее распространенными сплавами, содержащими Al, являются Al – Zn, Al – редкие элементы, Al – Ca, Li – Al и Al – Li – редкие элементы [83, 84]. Наиболее типичными композитами, не содержащими Al, являются Mg – Mn – редкие элементы, Mg – Mn – Zn, Mg – Yt – Zn и Mg – Ca [85]. Для человека следует использовать нетоксичные легирующие элементы.

Как широко используемый элемент для легирования Mg с максимальной растворимостью 12,7 мас. % Al может давать как твердый упрочняющий раствор, так и осаждение. Витте и др. сообщили, что увеличение содержания Al снижает температурные линии ликвидуса и солидуса и улучшает литейные качества сплавов с высоким солидусом Al [57].Добавление Al в сплавы Mg приводит к повышению прочности и небольшому увеличению плотности (плотность Al близка к плотности Mg), но вызывает уменьшение удлинения [86]. Нерастворимый Al 2 O 3 будет образовываться в слое продуктов коррозии в сплавах, содержащих Al и Mg, во время коррозии [87]. Al следует использовать с осторожностью из-за его возможных биологических осложнений, таких как фактор риска болезни Альцгеймера, повреждение мышц и снижение активности остеокластов [88–90].

Zn — нетоксичный элемент, который играет важную роль в метаболизме человека в качестве кофактора некоторых ферментов и необходим для иммунной системы [91, 92]. Потребление Zn в количествах, превышающих верхний предел (40 мг / день), обычно считается относительно нетоксичным, и количества, приближающиеся к 100 мг / день, можно переносить в течение нескольких дней [93]. Zn является важным легирующим элементом с относительно высокой растворимостью в Mg — до 6,2 мас. %. Содержание Zn до 4 мас. % значительно увеличивает предел прочности на разрыв и удлинение литых сплавов Mg – Zn, но любое более высокое процентное содержание Zn приведет к ухудшению обоих свойств и снижению коррозионной стойкости сплава [94].Но было показано, что аморфные сплавы на основе Mg – Zn, содержащие около 5,0 мас. % Zn имел отличную прочность, высокую коррозионную стойкость, низкую скорость выделения водорода и хорошую биосовместимость с животными; следовательно, это многообещающие кандидаты для биоразлагаемых костных имплантатов. Но проблемы возникают из-за довольно сложной подготовки металлических стекол и, особенно, их превращения в конечный продукт. Обычные процессы включают быстрое затвердевание расплава, что ограничивает максимальную толщину аморфных сплавов сотнями микрометров [95].В количестве <2 мас. % Zn способствует прочности из-за упрочнения SS, но большее количество приводит к охрупчиванию в сочетании с Al [83]. Механические свойства и свойства деградации, являющиеся основными проблемами, сплавы Mg – Zn с низким содержанием Zn (<4 мас.%) Были дополнительно легированы добавлением третьих легирующих элементов, включая Ca [96], Mn [97], Sr, Y , Zr [98].

Са является наиболее распространенным минералом в организме человека и строго регулируется гомеостазом скелетных, почечных и кишечных механизмов.Он играет важную роль в функции костей, сосудов и физиологии сердца [99]. Растворимость Ca в Mg составляет около 1,34 мас. %, а в равновесных условиях Ca способствует твердому упрочняющему раствору и осаждению. Он также действует до некоторой степени как агент измельчения зерна и дополнительно способствует упрочнению границ зерен. В бинарных сплавах Mg – Ca образуется фаза Лавеса Mg 2 Ca, тогда как в Al-содержащих сплавах сначала образуется фаза Лавеса Al 2 Ca.Обе фазы улучшают сопротивление ползучести за счет упрочнения SS, дисперсионного упрочнения и закрепления границ зерен. Mg 2 Интерметаллическая фаза Ca является хрупкой, что может выступать в качестве потенциальных источников растрескивания и указывает на отрицательное влияние на пластичность Mg, а также ускоряет разрушение из-за гальванической коррозии. В системе Mg – Ca Mg 2 Ca является единственной второй фазой, помимо α-Mg, и распределяется по границам зерен. Ван и др. [100] сообщили, что 0.6 вес. % добавления Ca может улучшить прочность на изгиб и сжатие чистого Mg, тогда как более высокая добавка Ca ухудшила эти свойства. Большое количество Ca (> 1 вес.%) Может вызвать проблемы во время литья, такие как горячий разрыв или прилипание [57]. Zn, Y и Sr были введены в бинарные сплавы Mg – Ca для оптимизации их механических и деградационных свойств [101]. Введение Zn (2,31 мас.%) В литой сплав Mg – 3Ca может улучшить прочность и пластичность сплава, а его присутствие поддерживает образование эвтектической фазы (a-Mg + Mg 2 Ca + Ca 2 Mg 6 Zn 3 ), что приводит к снижению скорости деградации сплава [102].Са-содержащий сплав положительно влияет на жизнеспособность и скорость пролиферации клеток [103].

Mn является важным элементом, который играет важную роль в метаболическом цикле липидов, аминокислот и углеводов. Он также влияет на функцию иммунной системы, рост костей и свертываемость крови [104]. В сплаве Mg Mn в основном используется для повышения пластичности. Более важным является образование интерметаллических фаз Al – Mn в Al-содержащих сплавах Mg. Эти фазы могут улавливать Fe и, следовательно, могут использоваться для контроля коррозии сплавов Mg из-за пагубного влияния Fe на коррозионное поведение [57].Несколько исследований показывают нетоксическое влияние Mn во время культивирования клеток, но также наблюдалось его ядовитое действие из сплавов Mg на жизнеспособность и пролиферацию клеток [57].

Zr — мощный измельчитель зерна для Mg-сплавов; он обычно используется в сплавах, содержащих Zn, RE, Y и торий, и его нельзя использовать вместе с Al и Mn, поскольку они образуют стабильные соединения с Zr [105]. В последнее время сплавы Mg – Zr привлекли значительное внимание из-за их высокой удельной демпфирующей способности (около 80%), которая может помочь подавить вибрации, возникающие во время движения и напряжения на границе имплантат / кость [106].Было указано, что 1 мас. % добавления Zr в Mg привело к значительному повышению прочности и пластичности металла и снизило скорость разложения на 50%, а совместное добавление Sr и Sn могло эффективно снизить деградацию сплава Mg – Zr – Ca в литом состоянии. [107]. Некоторые авторы исследовали сплавы с широким диапазоном содержания Zr 1–5 мас. % и показали, что скорость разложения увеличивается с увеличением содержания Zr [108].

Редкоземельные элементы используются как в сплавах, содержащих алюминий, так и в сплавах без алюминия для изменения механических свойств конечного сплава, скорости резорбции и биологической реакции.Нам нужно найти баланс между возможной токсичностью и пользой. Для обработки сплава Mg использовалось несколько редких элементов, таких как церий (Ce), лантан (La), неодим (Nd) и празеодим (Pr), гадолиний (Gd), тербий (Tb), диспрозий (Dy), гольмий. (Ho), эрбий (Er), тулий (Tm), иттербий (Yb) и лютеций (Lu) [57, 109]. Обычно они используются в сочетании с другими легирующими элементами, но в настоящее время существуют некоторые сплавы Mg, содержащие только редкоземельные элементы.

Легирующие элементы могут значительно улучшить механические свойства, контролировать скорость коррозии и влиять на биологическую реакцию на сплав Mg.Но выбрать лучший сплав сложно, и для этого нам понадобится еще несколько экспериментов in vitro, и in vivo, и клинические исследования.

Заключение

С 1900 года, после первого экспериментального применения, Mg и его сплавы применялись в различных клинических случаях, но они не получили широкого распространения из-за неконтролируемой коррозии и чрезмерного образования водорода. Это привело к отказу имплантата и клиническим осложнениям. Есть два пути улучшения биоразлагаемых имплантатов — добавление легирующих элементов и новые методы литья сплавов для изменения интерметаллических фаз и зерна.Существует множество двух- и многофазных сплавов с улучшенными свойствами, но их биологический ответ и долгосрочные клинические результаты все еще не совсем ясны.

In vitro и in vivo исследования были использованы для оценки скорости разложения и реакции хозяина. Между этими методами нет корреляции, и их следует использовать вместе для лучшей оценки сплава. Лучший метод разложения in vitro — это погружение в среду, имитирующую среду тела, такую ​​как SBF, MEM или EBSS.Электрохимический метод и погружение в физиологический раствор не дают достоверных результатов. Результаты исследования in vivo зависят от вида животных, анатомического расположения имплантата и некоторых физиологических параметров, таких как pH, скорость кровотока и концентрация хлорид-ионов. Все эти параметры могут значительно изменить скорость коррозии и реакцию хозяина.

Вклад авторов

МП: идея, оформление рукописи, написание и редактирование статьи (введение, заключение, деградация магниевого сплава).EH: написание и редактирование статей (легирующие элементы Mg). А.С.: написание и редактирование статей (Магистр хирургии). СЗ: написание и редактирование статей (Магистр ортопедии).

Конфликт интересов

Авторы заявили об отсутствии конфликта интересов.

Отчет о финансировании

Источники финансирования: Финансовой поддержки для этого исследования не было.

Ссылки

1. Fagali NS, Grilloa CA, Puntarulo S, Fernández Lorenzo de Mele MA: Цитотоксичность продуктов коррозии разлагаемых стентов на основе Fe: значение pH и нерастворимые продукты.Коллоиды Surf B Биоинтерфейсы 128, 480–488 (2015) [PubMed] [Google Scholar] 2. Моравей М., Мантовани Д.: Биоразлагаемые металлы для сердечно-сосудистых стентов: интересы и новые возможности. Int J Mol Sci 12, 4250–4270 (2011) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 3. Мани Дж., Фельдман, доктор медицины, Патель Д., Агравал С.М.: Коронарные стенты: перспективы материалов. Биоматериалы 28, 1689–1710 (2007) [PubMed] [Google Scholar] 4. Peuster M, Wohlsein P, Brugmann M, Ehlerding M, Seidler K, Fink C, Brauer H, Fischer A, Hausdorf G: Новый подход к временному стентированию: разлагаемые сердечно-сосудистые стенты, изготовленные из корродируемого металла — результаты через 6–18 месяцев после имплантации в Новозеландские белые кролики.Сердце 86, 563–569 (2001) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 5. Пурнама А., Хермаван Х., Куэт Дж., Мантовани Д.: Оценка биосовместимости разлагаемых металлических материалов: современное состояние и сосредоточение внимания на потенциале генетической регуляции. Acta Biomater 6, 1800–1807 (2010) [PubMed] [Google Scholar] 6. Кубасек Дж., Войтех Д., Яблонска Е., Поспишилова И., Липов Дж., Румл Т.: Структура, механические характеристики и деградация in vitro, цитотоксичность, генотоксичность и мутагенность новых биоразлагаемых сплавов Zn – Mg.Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 58, 24–35 (2016) [PubMed] [Google Scholar] 7. Murni NS, Dambatta MS, Yeap SK, Froemming GR, Hermawan H: оценка цитотоксичности биоразлагаемого сплава Zn-3Mg по отношению к нормальным клеткам остеобластов человека. Mater Sci Eng C 49, 560–566 (2015) [PubMed] [Google Scholar] 8. Санчес А.Х., Лютрингер Б.Дж., Фейерабенд Ф., Виллюмейт Р.: Mg и Mg сплавы: насколько сопоставимы скорости коррозии in vitro и in vivo? Обзор. Acta Biomater 13, 16–31 (2015) [PubMed] [Google Scholar] 9. Лю Ц., Синь И, Тан Г, Чу П.К .: Влияние термической обработки на поведение биоразлагаемого литого под давлением магниевого сплава AZ63 в моделируемой жидкости организма.Mater Sci Eng A 456, 350–357 (2007) [Google Scholar] 10. Ван И, Лю Джи, Фан З .: Новая процедура термообработки ре-литья под давлением магниевого сплава AZ91D. Scripta Mater 54, 903–908 (2006) [Google Scholar] 11. Zeng RC, Zhang J, Huang WJ, Dietzel W, Kainer KU, Blawert C, Wei KE: Обзор исследований коррозии магниевых сплавов. Trans Nonferr Metal Soc Китай 16, 763–771 (2006) [Google Scholar] 12. Витте Ф: Перепечатка: История биоразлагаемых магниевых имплантатов: обзор. Acta Biomater 23, 28–40 (2015) [PubMed] [Google Scholar] 13.Payr E: Beiträge zur Technik der Blutgefäss — und Nervennaht nebst Mittheilungen über die Verwendung eines resorbirbaren Metalles in der Chirurgie [Вклад в технику ушивания кровеносных сосудов и нервов, а также использование рассасывающегося металла в хирургии]. Арка Клин Чир 62, 67–93 (1900) [Google Scholar] 14. Payr E: Blutgefäß- und Nervennaht (nebst Mittheilung über die Verwendung eines resorbirbaren Metalles in der Chirurgie) [Швы кровеносных сосудов и нервов (в дополнение к использованию рассасывающегося металла в хирургии)].Centralblatt Chir 28, 31–37 (1901) [Google Scholar] 15. Hofstetter J, Martinelli E, Pogatscher S, Schmutz P, Povoden-Karadeniz E, Weinberg AM, Uggowitzer PJ, Löffler JF: Влияние микропримесей на разложение in vitro и in vivo биоразлагаемых сплавов Mg – 5Zn – 0.3Ca. Acta Biomater 23, 347–353 (2015) [PubMed] [Google Scholar] 16. Хлумски В. О восстановлении подвижности сустава при анкилозе. Centralblatt Chir 27, 921–925 (1900) [Google Scholar] 17.Пайр Э., Мартина А.: Experimentelle und klinische Beiträge zur Lebernaht und leberresection (Magnesiumplattennaht) [Экспериментальный и клинический вклад в наложение швов печени и резекцию печени (шов с магниевой пластиной)]. Арка Клин Чир 77, 962–998 (1905) [Google Scholar] 18. Пайр Э: Ueber Verwendung von Magnesium zur Behandlung von Blutgefässerkrankungen [Об использовании магния для лечения заболеваний кровеносных сосудов]. Deut Z Chir 63, 503–511 (1902) [Google Scholar] 19. Пайр Э .: Zur Technik der Behandlung kavernöser Tumoren [Методика лечения кавернозных опухолей].Zentralblatt Chir 30, 233–234 (1903) [Google Scholar] 20. Sonntag E: Die Hämangiome und ihre Behandlung [Гемангиомы и их лечение]. Эргебн Чир Ортоп 8, 1–156 (1914) [Google Scholar] 21. Хлумский V: Beiträge zur Darmknopffrage [Вклад в кишечник]. Mitt Grenzgebieten Med Chir 3, 416–451 (1907) [Google Scholar] 22. Höpfner E: Ueber Gefässnaht, Gefässtransplantation und Replantation von amputierten Extremitäten [О сосудистом шве, сосудистой трансплантации и реплантации ампутированных конечностей].Арка Клин Чир 70, 417–471 (1903) [Google Scholar] 23. Lespinasse VD: Практический механический метод сквозного анастомоза кровеносных сосудов: использование рассасывающихся магниевых колец. JAMA 55, 1785–1790 (1910) [Google Scholar] 24. Эндрюс Э. У.: Рассасывающиеся металлические зажимы вместо лигатур при закрытии ран. JAMA 28, 278–281 (1917) [Google Scholar] 25. Seelig MG: Исследование магниевой проволоки как рассасывающегося шовного материала и лигатурного материала. Arch Surg 8, 669–680 (1924) [Google Scholar] 26. Гласс Э: Клинические и экспериментальные исследования магниевых проволок Пайра при лечении ангиом.Deut Z Chir 194, 352–366 (1926) [Google Scholar] 27. Wilflingseder P, Martin R, Papp C: семена магния в лечении лимфо- и гемангиом. Чир Пласт 6, 105–116 (1981) [Google Scholar] 28. Hoffheinz S, Dimitroff N: Experimentelle Studie uber die Резорбция родительского металлического магния [Экспериментальное исследование поглощения металлического магния, подаваемого родительским способом]. Deut Z Chir 208, 346–353 (1928) [Google Scholar] 29. Стоун П., лорд Дж. У., младший: экспериментальное исследование тромбогенных свойств магния и магниево-алюминиевой проволоки в аорте собаки.Хирургия 30, 987–993 (1951) [PubMed] [Google Scholar] 30. Нагельс Дж., Стокдейк М., Розинг П.М.: Эндопротезирование плечевого сустава с защитой от стресса и резорбцией кости. J хирургическая хирургия плечевого сустава 12, 35–39 (2003) [PubMed] [Google Scholar] 31. Ван М.Л., Нести Л.Дж., Тули Р., Лазатин Дж., Дэниэлсон К.Г., Шарки П.Ф., Туан Р.С.: частицы титана подавляют экспрессию остеобластического фенотипа в мезенхимальных стволовых клетках человека. J Orthop Res 20, 1175–1184 (2002) [PubMed] [Google Scholar] 32. Пак Джей Би, Ким Ю. (2003): Металлические биоматериалы. В: Биоматериалы: принципы и применение, ред. Парк Дж. Б., Бронзино Дж. Д., CRC Press, Бока Ратон, стр.1–20 [Google Scholar] 33. DeGarmo PE. (1979): Материалы и процессы в производстве. Коллин Макмиллан, Нью-Йорк, США [Google Scholar] 34. Сарис Н.Е., Мерваала Э., Карппанен Х., Хаваджа Дж.А., Левенстам А: Магний: обновленная информация о физиологических, клинических и аналитических аспектах. Clin Chim Acta 294, 1–26 (2000) [PubMed] [Google Scholar] 35. Revell PA, Damien E, Zhang XS, Evans P, Howlett CR: Влияние ионов магния на связывание костей с гидроксиапатитом. Key Eng Mater 254–256, 447–450 (2004) [Google Scholar] 36.Yamasaki Y, Yoshida Y, Okazaki M, Shimazu A, Uchida T, Kubo T., Akagawa Y, Hamada Y, Takahashi J, Matsuura N: Синтез функционально градуированного апатита MgCO 3 , ускоряющего адгезию остеобластов. J Biomed Mater Res A 62, 99–105 (2002) [PubMed] [Google Scholar] 37. Zreiqat H, Howlett CR, Zannettino A, Evans P, Schulze-Tanzil G, Knabe C, Shakibaei M: Механизмы стимулированной магнием адгезии остеобластических клеток к обычно используемым ортопедическим имплантатам. J Biomed Mater Res 62, 175–184 (2002) [PubMed] [Google Scholar] 38.Lambotte A: Использование магния в качестве материала для остеосинтеза [Использование магния в качестве материала для остеосинтеза]. Булл Мем Соц Нат Чир 28, 1325–1334 (1932) [Google Scholar] 39. Verbrugge J: Le matériel métallique résorbable en chirurgie osseuse [Резорбируемый металлический материал в костной хирургии]. Пресс Мед 23, 460–465 (1934) [Google Scholar] 40. Groves E: Экспериментальное исследование оперативного лечения переломов. Br J Surg 1, 438–501 (1913) [Google Scholar] 41. Циерольд А.А.: Реакция кости на различные металлы.Arch Surg 9, 365–412 (1924) [Google Scholar] 42. Verbrugge J: Использование магния в хирургическом лечении переломов. Бык Mém Soc Nat Cir 59, 813–823 (1937) [Google Scholar] 43. МакБрайд ЭД: Рассасывающийся металл в костной хирургии. JAMA 111, 2464–2467 (1938) [Google Scholar] 44. Макбрайд Э.Д .: Магниевый винт и гвоздь при переломах. South Med J 31, 508–515 (1938) [Google Scholar] 45. Майер О.: Uber die Verwendbarkeit von Leichtmetallen in der Chirurgie (Metallisches Magnesium als Reizmittel zur Knochenneubildung) [О доступности легких металлов в хирургии (металлический магний как стимулятор костеобразования)].Deut Z Chir 253, 552–556 (1940) [Google Scholar] 46. Троицкий В.В., Цитрин Д.Н.: Резорбирующий металлический сплав «Остеосинтезит» как материал для фиксации перелома. Хирургия 8, 41–44 (1944) [Google Scholar] 47. Знаменский М.С.: Металлический остеосинтез аппаратом из резорбирующего металла. Хирургия 12, 60–63 (1945) [Google Scholar]

48. Бородкин В.С., Савицкий Е., Сиваш К.М., Строганов Г.Б., Терехова В., Тихова Н.М., Волков М.В.: Сплавы на основе магния для использования в костной хирургии. Патент США №3687135A (1972)

49. Витте F, Kaese V, Haferkamp H, Switzer E, Meyer-Lindenberg C, Wirth CJ, Windhagen H: Коррозия четырех магниевых сплавов in vivo и связанная с ней реакция кости. Биоматериалы 26, 3557–3563 (2005) [PubMed] [Google Scholar] 50. Trincă LC, Fântânariu M, Solcan C, Trofin AL, Burtan L, Acatrinei DM, Stanciu S, Istrate B, Munteanu C: поведение деградации in vivo и биологическая активность некоторых новых сплавов Mg-Ca с градиентом концентрации Si для костных трансплантатов. Appl Surf Sci 352, 140–150 (2015) [Google Scholar] 51.Ван Дж., Цзян Х., Би Й, Сунь Дж., Чен М., Лю Д.: Влияние газа, образующегося при разложении сплава Mg – Zn – Zr, на губчатую костную ткань. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 55, 556–561 (2015) [PubMed] [Google Scholar] 52. Пан Х, Цинь Г, Сюй М, Фу Х, Рен Й, Пан Ф, Гао З, Чжао Ц, Ян Кью, Ше Дж, Сонг Б: Улучшение механических свойств сплавов Mg – Sn путем комбинирования добавок Ca и Zn. Mater Des 83, 736–744 (2015) [Google Scholar] 53. Лу Ф, Ма А, Цзян Дж., Чен Дж., Сун Д., Юань Ю, Чен Дж, Ян Д.: Улучшенные механические свойства и формуемость при прокатке мелкозернистого сплава Mg – Gd – Zn – Zr, полученного равноканальным угловым прессованием.J Сплавы Соединения 643, 28–33 (2015) [Google Scholar] 54. Лю И, Бянь Д., Ву И, Ли Н, Цю К., Чжэн И, Хань И .: Влияние биосовместимых ионов металлов (Ag, Fe, Y) на химию поверхности, коррозионное поведение и цитосовместимость сплава Mg – 1Ca, обработанного MEVVA . Коллоиды Surf B Биоинтерфейсы 133, 99–107 (2015) [PubMed] [Google Scholar] 55. Хан Дж., Ван П, Дж. Й, Фан Х, Тан Л., Ли Дж., Ян К.: Адаптация деградации и биологической реакции магниево-стронциевого сплава для потенциального применения заменителя кости.Mater Sci Eng C 58, 799–811 (2016) [PubMed] [Google Scholar] 56. Чжоу Ю.Л., Ли Й., Луо Д.М., Дин Й., Ходжсон П.: Микроструктуры, механические и коррозионные свойства и биосовместимость экструдированных сплавов Mg – Mn – Zn – Nd для биомедицинских применений. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 49, 93–100 (2015) [PubMed] [Google Scholar] 57. Витте Ф., Хорт Н., Фогт С., Коэн С., Кайнер К.Ю., Виллюмейт Р., Фейерабенд Ф .: Разлагаемые биоматериалы на основе магниевой коррозии. Curr Opin Solid State Mater Sci 12, 63–72 (2008) [Google Scholar] 58.Zhen Z, Xi T-F, Zheng Y-F: Обзор испытаний биоразлагаемых металлических материалов на коррозию in vitro. Trans Nonferr Metal Soc Китай 23, 2283–2293 (2013) [Google Scholar] 59. Чжан С., Чжан Х, Чжао Ц., Ли Дж., Сун И, Се Ц, Тао Х, Чжан И, Хе И, Цзян И, Бянь Y: Исследование сплава Mg-Zn как разлагаемого биоматериала. Acta Biomater 6, 626–640 (2010) [PubMed] [Google Scholar] 60. Wen Z, Wu C, Dai C, Yang F: Коррозионные свойства Mg и его сплавов с различным содержанием Al в модифицированной моделированной жидкости организма.J Сплавы Соединения 488, 392–399 (2009) [Google Scholar] 61. Зейтц Дж. М., Кольер К., Вульф Е., Борман Д., Бах Ф. В.: Сравнение коррозионного поведения магниевых сплавов с покрытием и без покрытия в коррозионной среде in vitro. Adv Eng Mater 13, 313–323 (2011) [Google Scholar] 62. Kirkland NT, Lespagnol L, Birbilis N, Staiger MP: Обзор скорости биокоррозии магниевых сплавов. Corros Sci 52, 287–291 (2010) [Google Scholar] 63. Уокер Дж., Шаданбаз С., Киркланд Н.Т., Стейс Э., Вудфилд Т., Стайгер М.П., ​​Диаз Дж. Дж.: Магниевые сплавы: прогнозирование коррозии in vivo с помощью испытаний погружением in vitro.J Biomed Mater Res B Appl Biomater 100, 1134–1141 (2012) [PubMed] [Google Scholar] 64. Гу Х, Чжэн И, Ченг И, Чжун С., Си Т: Коррозия in vitro и биосовместимость бинарных магниевых сплавов. Биоматериалы 30, 484–498 (2009) [PubMed] [Google Scholar] 65. Зайнал Абидин Н.И., Рольфе Б., Оуэн Х., Малисано Дж., Мартин Д., Хофстеттер Дж., Угговитцер П.Дж., Атренс А.: Коррозия in vivo и in vitro магния высокой чистоты и сплавов магния WZ21 и AZ91. Corros Sci 75, 354–366 (2013) [Google Scholar] 66. Ван Х, Ши З: Биодеградация магния и магниевого сплава in vitro.J Biomed Mater Res B Appl Biomater 98, 203–209 (2011) [PubMed] [Google Scholar] 67. Barfield W, Colbath G, DesJardins JD, Yuehuei HA, Hartsock LA: потенциал использования магниевого сплава в ортопедической хирургии. Curr Pract Orthop Surg 23, 146–150 (2012) [Google Scholar] 68. Kirkland NT, Birbilis N, Staiger MP: Оценка коррозии биоразлагаемых магниевых имплантатов: критический обзор текущих методологий и их ограничений. Acta Mater 8, 925–936 (2012) [PubMed] [Google Scholar] 69. Muller WD, de Mele MF, Nascimento ML, Zeddies M: Разложение магния и его сплавов: зависимость от состава синтетических биологических сред.J Biomed Mater Res A 90, 487–495 (2009) [PubMed] [Google Scholar] 70. Ямамото А., Хиромото С. Влияние неорганических солей, аминокислот и белков на разложение чистого магния in vitro. Mater Sci Eng C 29, 1559–1568 (2009) [Google Scholar] 71. Ян Л., Чжан Э .: Биокоррозионное поведение магниевого сплава в различных смоделированных жидкостях для биомедицинского применения. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 29, 1691–1696 (2009) [Google Scholar] 72. Shi Z, Liu M, Atrens A: Измерение скорости коррозии магниевых сплавов с использованием экстраполяции Тафеля.Corros Sci 52, 579–588 (2010) [Google Scholar] 73. Yang W, Zhang Y, Yang J, Tan L, Yang K: потенциальный антиостеопорозный эффект биоразлагаемого магния, имплантированного крысам с STZ-индуцированным диабетом. J Biomed Mater Res A 99, 386–394 (2011) [PubMed] [Google Scholar] 74. Chai H, Guo L, Wang X, Gao X, Liu K, Fu Y, Guan J, Tan L, Yang K: In vitro и in vivo оценки остеогенеза и биоразлагаемости магниевого сплава с покрытием из бета-трикальцийфосфата. J Biomed Mater Res A 100, 293–304 (2011) [PubMed] [Google Scholar] 75.Краус Т., Фишерауэр С.Ф., Ханци А.С., Угговитцер П.Дж., Лоффлер Дж.Ф., Вайнберг А.М.: Магниевые сплавы для временных имплантатов при остеосинтезе: исследования их деградации и взаимодействия с костью in vivo. Acta Biomater 8, 1230–1238 (2012) [PubMed] [Google Scholar] 76. Бадави В.А., Хилал Н.Х., Эль-Раби М., Нади Х .: Электрохимическое поведение Mg и некоторых сплавов Mg в водных растворах с различным pH. Электрохим Акта 55, 1880–1887 (2010) [Google Scholar] 77. Витте Ф., Фишер Дж., Неллесен Дж., Кростак Х.А., Кезе В., Пиш А., Бекманн Ф., Виндхаген Х: Измерения коррозии магниевых сплавов in vitro и in vivo.Биоматериалы 27, 1013–1018 (2006) [PubMed] [Google Scholar] 78. Эрдманн Н., Бондаренко А., Хевикер-Траутвайн М., Ангрисани Н., Райфенрат Дж., Лукас А., Мейер-Линденберг А.: Оценка биосовместимости мягких тканей MgCa0.8 и хирургической стали 316L in vivo: сравнительное исследование на кроликах. Биомед Рус Онлайн 9, 63 (2010) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 79. Muller WD, Nascimento ML, Zeddies M, Córsico M, Gassa LM, Mele MA: Магний и его сплавы как разлагаемые биоматериалы: исследования коррозии с использованием потенциодинамических и электрохимических методов EIS.Mater Res 10, 5–10 (2007) [Google Scholar] 80. Витте Ф, Ульрих Х, Рудерт М, Уиллболд Э: Биоразлагаемые магниевые каркасы: Часть 1: Соответствующий воспалительный ответ. J Biomed Mater Res A 81, 748–756 (2007) [PubMed] [Google Scholar] 81. Xu LP, Yu GN, Zhang E, Pan F, Yang K: Коррозионное поведение сплава Mg – Mn – Zn для костного имплантата in vivo: Применение. J Biomed Mater Res A 83, 703–711 (2007) [PubMed] [Google Scholar] 82. Zhang GD, Huang JJ, Yang K, Zhang BC, Ai HJ: Экспериментальное исследование имплантации магниевого сплава in vivo на ранней стадии.Acta Metall Sin 43, 1186–1190 (2007) [Google Scholar] 83. Avedesian MM. (1999): Магний и магниевые сплавы. ASM International, Парк материалов, Огайо [Google Scholar] 84. Bach FW, Schaper M, Jaschik C: Влияние лития на ГПУ магниевые сплавы. Mater Sci Forum 419–422, 1037–1042 (2003) [Google Scholar] 85. Фридрих HE, Mordike BL. (2006): Магниевые технологии. Springer-Verlag, Берлин — Гейдельберг [Google Scholar] 86. Wu RZ, Qu ZK, Zhang ML: Обзоры влияния легирующих элементов на микроструктуру и механические свойства основных сплавов Mg – Li.Преподобный Adv Mater Sci 24, 35–43 (2010) [Google Scholar] 87. Ван И, Лим С.С., Лим С.В., Йонг М.С., Тео Е.К., Мох Л.Н.: Изучение коррозионного поведения биокоррозионных сплавов магния in vitro. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 31, 579–587 (2011) [Google Scholar] 88. Ferreira PC, Piai Kde A, Takayanagui AM, Segura-Munoz SI: Алюминий как фактор риска болезни Альцгеймера. Преподобный Лат Ам Энфермагем 16, 151–157 (2008) [PubMed] [Google Scholar] 89. Окадзаки Ю., Рао С., Ито Ю., Татейши Т.: Коррозионная стойкость, механические свойства, коррозионно-усталостная прочность и цитосовместимость новых сплавов Ti без Al и V.Биоматериалы 19, 1197–1215 (1998) [PubMed] [Google Scholar] 90. Шингде М., Хьюз Дж., Боадл Р., Уиллс Э.Дж., Памфлетт Р.: Макрофагический миофасциит, связанный с алюминием вакцинного происхождения. Med J Aust 183, 145–146 (2005) [PubMed] [Google Scholar] 91. Lastra MD, Pastelin R, Camacho A, Monroy B, Aguilar AE: Вмешательство цинка на реакцию макрофагов и лимфоцитов. J Trace Elem Med Biol 15, 5–10 (2001) [PubMed] [Google Scholar] 92. Солтман П.Д., Штрауз Л.Г.: Роль микроэлементов при остеопорозе. J Am Coll Nutr 12, 384–389 (1993) [PubMed] [Google Scholar] 93.Боуэн П.К., Дрелих Дж., Гольдман Дж.: Цинк демонстрирует идеальные физиологические свойства коррозии для биоабсорбируемых стентов. Adv Mater 25, 2577–2582 (2013) [PubMed] [Google Scholar] 94. Чжан Б., Ван И, Гэн Л. (2011): Исследование сплава Mg-Zn-Ca как разлагаемого биоматериала. В: Биоматериалы — физика и химия, изд. Pignatello R, InTech, Rijeka, стр. 183–204 [Google Scholar] 95. Bruno Z, Peter JU, Jörg FL: MgZnCa-очки без клинически наблюдаемого выделения водорода для биоразлагаемых имплантатов. Nat Mater 8, 887–891 (2009) [PubMed] [Google Scholar] 96.Чжан Б., Хоу И, Ван Х, Ван И, Гэн Л.: Механические свойства, характеристики разложения и цитотоксичность биомедицинских сплавов Mg – Zn – Ca с различным составом. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 31, 1667–1673 (2011) [Google Scholar] 97. Чжан Э., Инь Д., Сюй Л., Ян Л., Ян К.: Микроструктура, механические и коррозионные свойства и биосовместимость сплавов Mg – Zn – Mn для биомедицинского применения. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 29, 987–993 (2009) [Google Scholar] 98. Huan Z, Leeflang M, Zhou J, Fratila-Apachitei L, Duszczyk J: поведение деградации in vitro и цитосовместимость сплавов Mg – Zn – Zr.J Mater Sci Mater Med 21, 2623–2635 (2010) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 99. Ренкема К.Ю., Александр Р.Т., Биндельс Р.Дж., Хендероп Дж.Г .: Гомеостаз кальция и фосфата: согласованное взаимодействие новых регуляторов. Энн Мед 40, 82–91 (2008) [PubMed] [Google Scholar] 100. Ван Y, Xiong G, Luo H, He F, Huang Y, Zhou X: Подготовка и определение характеристик нового биомедицинского сплава магния с кальцием. Mater Des 29, 2034–2037 (2008) [Google Scholar] 101. Li Y, Hodgson P, Wen CE: Влияние добавок кальция и иттрия на микроструктуру, механические свойства и биосовместимость биоразлагаемых магниевых сплавов.J Mater Sci 46, 365–371 (2011) [Google Scholar] 102. Du H, Wei ZJ, Liu XW, Zhang EL: Влияние Zn на микроструктуру, механические свойства и биокоррозионные свойства сплавов Mg – 3Ca для биомедицинского применения. Mater Chem Phys 125, 568–575 (2011) [Google Scholar] 103. Kirkland NT, Birbilis N, Walker J, Woodfield T, Dias GJ, Staiger MP: Растворение бинарных сплавов магний-кальций in vitro: разъяснение уникальной роли добавок кальция в биорезорбируемых магниевых сплавах для имплантатов. Биомедицинский материал Res B Appl Biomater 95, 91–100 (2010) [PubMed] [Google Scholar] 104.Aschner M, Guilarte TR, Schneider JS, Zheng W: Марганец: последние достижения в понимании его транспорта и нейротоксичности. Токсикол Аппл Фармакол 221, 131–147 (2007) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 105. Фридрих HE, Mordike BL. (2005): Магниевые технологии — металлургия, дата проектирования, применения. Springer-Verlag, Берлин — Гейдельберг — Нью-Йорк [Google Scholar] 106. Цай М.Х., Чен М.С., Лин Л.Х., Лин М.Х., Ву Ч.З., Оу К.Л., Ю.Ч.: Влияние термообработки на микроструктуру и демпфирующие свойства биомедицинского сплава Mg – Zr.J Сплавы Соединения 509, 813–819 (2011) [Google Scholar] 107. Чжан В., Ли М., Чен К., Ху В., Чжан В., Синь В.: Влияние Sr и Sn на микроструктуру и коррозионную стойкость магниевого сплава Mg – Zr – Ca для биомедицинских применений. Mater Des 39, 379–383 (2012) [Google Scholar] 108. Ли Й, Вэнь Ц., Мушахари Д., Шраванти Р., Харишанкар Н., Панде Г., Ходжсон П. Сплавы Mg – Zr – Sr как биоразлагаемые материалы для имплантатов. Acta Biomater 8, 3177–3188 (2012) [PubMed] [Google Scholar]

109. MEL (2005): Magnesium Elektron Datasheet 467: Elektron WE43

Преимущества и недостатки изготовления пластика над металлом

Под производством понимается любой процесс резки, формирует или иным образом превращает материал в конечный продукт, и в этой статье рассматриваются преимущества и недостатки пластика по сравнению с металлическими изделиями, и наоборот.Тип метода изготовления, используемого для производства конкретного предмета, зависит от широкого спектра факторов, включая назначение продукта, внешний вид и доступный бюджет. Прежде чем определить, подходит ли пластик или металл для конкретной работы, важно сначала понять потенциальные преимущества и недостатки каждого варианта.

Типы производственных процессов

Производство пластмассы и металла включает широкий спектр различных производственных процессов.Этот диапазон допускает значительное количество вариантов настройки и выбора при проектировании компонентов. Вот некоторые из наиболее распространенных производственных процессов:

  • Резка : Сюда входят различные инструменты или машины, удаляющие излишки материала с заготовки в соответствии с требованиями к размеру и форме. Ленточные пилы и резаки — два примера режущих устройств.
  • Формовка : В этом процессе используется деформирующее оборудование, такое как гидравлические тормоза, для сгибания или прессования изделий под заданным углом.
  • Механическая обработка : В процессах обработки, которые включают токарную обработку, фрезерование, сверление и хонингование, используется автоматическое или ручное оборудование для формовки материала.
  • Сварка : Сварка — это процесс соединения двух или более деталей путем приложения тепла или давления для образования единого продукта.

Преимущества изготовления пластмасс

Хотя результаты изготовления пластика во многом зависят от уникальных характеристик используемого типа пластика (акрил, оргстекло, нейлон и т. Д.).), сам процесс имеет несколько преимуществ, среди которых:

  • Простота формования : Благодаря низкой температуре плавления и высокой пластичности по сравнению с другими материалами, пластик может относительно легко формоваться в основные и сложные геометрические формы.
  • Улучшенная обработка : В отличие от большинства металлов, пластмассы можно окрашивать перед производством, что устраняет необходимость в определенных процессах последующей обработки, таких как покраска.
  • Более быстрое производство : Производство пластмасс часто связано с коротким циклом и высокой текучестью.
  • Более легкий вес : Пластмассы обычно весят меньше металлов сопоставимых размеров.
  • Химическая стойкость : Пластмассы, как правило, менее подвержены повреждениям от химических веществ или химических реакций, таких как окисление или ржавчина, чем металлы.

Недостатки изготовления пластмасс

Хотя пластик полезен для изготовления широкого диапазона деталей, он также имеет определенные ограничения в качестве производственного материала. К недостаткам изготовления пластмассы можно отнести:

  • Ограниченная износостойкость : пластик имеет низкий порог сопротивления повышенным температурам, кислотности и другим коррозионным элементам.
  • Структурные недостатки : Большинство пластмасс не подходят для применений, требующих высокой структурной прочности, таких как компоненты тяжелого оборудования и большинство строительных материалов.

Преимущества изготовления металла

Как и изготовление пластмассы, изготовление металла во многом зависит от семейства и марки металла, используемого в производстве. Некоторые из наиболее часто изготавливаемых металлов включают сталь, магний, железо, алюминий, медь и никель, каждый из которых имеет различные марки.Металлы обычно имеют следующие преимущества по сравнению с пластиком:

  • Термостойкость : Металлы обычно имеют более высокую температуру плавления и с меньшей вероятностью разлагаются при повышенных температурах.
  • Повышенная прочность : Металлы обычно прочнее, тверже и долговечнее, чем их пластиковые аналоги.
  • Универсальность : Металл можно изготавливать с помощью более широкого диапазона процессов, включая литье, глубокую вытяжку, сварку, ковку, пайку и скалывание.
  • Экономическая эффективность : Металл обычно является экономически эффективным вариантом, особенно при больших объемах или длительных производственных циклах.

Недостатки изготовления металла

Несмотря на многочисленные преимущества, металл не идеален для каждого применения. К недостаткам металлообработки можно отнести:

  • Вторичные операции : Изготовление металла, скорее всего, потребует постобработки, такой как отделка, покраска и удаление заусенцев, которые могут быть трудоемкими или дорогостоящими.
  • Ограничения конструкции : вязкость и текучесть расплава некоторых металлов не подходят для создания очень сложных геометрических фигур или форм.
  • Высокие начальные сборы : затраты на металлическую оснастку обычно выше, чем на сопоставимую пластиковую оснастку для изготовления.

Выбор конкретного процесса изготовления

После того, как вы определили, какая конструкция из пластмассы или металла лучше соответствует потребностям вашего проекта, следующим шагом в производственном процессе является выбор конкретного процесса формовки или формовки.Некоторые часто используемые методы изготовления и их общие области применения:

  • Токарная обработка : Токарная обработка — это метод резки, при котором используется вращающийся рабочий стол и отдельное лезвие для резки, сверления, накатки или травления материала. Токарная обработка лучше всего подходит для изделий, симметричных относительно оси вращения.
  • Сверление : В этом процессе используется сверлильный станок для просверливания отверстий в изделии. Он эффективен для создания равномерных круглых разрезов.
  • Фрезерование : Подобно сверлильным станкам, фрезерует отверстия в материале, но с боковым режущим движением.Они являются хорошим вариантом для создания асимметричных или некруглых разрезов.
  • Хонингование : Хонингование включает несколько вращающихся наконечников, которые увеличивают существующие отверстия до точных размеров. Это полезно для изготовления изделий, требующих больших круглых разрезов, таких как цилиндры двигателя.
  • Шлифование : шлифовальные машины применяют абразивный круг для обработки поверхности материала или создания слабых порезов на изделии. Шлифование полезно для применений, требующих гладкой текстуры поверхности.

Прочие изделия из металла

Больше от Custom Manufacturing & Fabricating

Стекловолокно

: Использование | Недвижимость | Преимущества и недостатки

Моналиса Патель — инженер-строитель, получившая степень магистра (ME) в Институте Л.J Колледж инженерии и технологий Ахмадабада в 2018 году. Она инженер (гражданский) в SDCPL — Гарпедия. Ее страсть — помогать людям решать их вопросы о строительстве. Помимо того, что она ведет блог, она также участвует в проектировании конструкций в SDCPL. С ней можно связаться в LinkedIn, Twitter, Instagram и Facebook.

Стекловолокно — это еще одно название стекловолокна. Это материал, изготовленный из тончайшего стекловолокна. Стекловолокно — это легкий, очень прочный и прочный материал.Хотя прочностные характеристики намного ниже и менее жесткие, чем у углеродного волокна, материал, как правило, гораздо менее хрупкий. Кроме того, сырье намного дешевле по сравнению с углеродным волокном. По сравнению с металлами его объемная прочность и весовые характеристики также очень хороши, поэтому ему легко придать форму с помощью процессов формования. Учитывая его полезность и уникальные свойства, стекловолокно используется в различных отраслях промышленности, таких как производство напитков, авиакосмическая промышленность и многое другое.Таким образом, в этом блоге мы собираемся подробно обсудить «Стекловолокно».

Стекловолокно — это армированный пластик, состоящий из стекловолокна, встроенных в матрицу из смолы. Другими словами, это текстильная ткань из тканых стекловолокон. Он широко известен как пластик, армированный стекловолокном (GRP) или пластик, армированный стекловолокном (GFRP).

Стекловолокно популярно благодаря своей высокой прочности по сравнению с относительно легким весом. Стекловолокно на самом деле делается из стекла, похожего на окна или стаканы.Стекло нагревают до тех пор, пока оно не превратится в расплавленную форму. После того, как он достиг расплавленной формы, он проходит через сверхтонкие отверстия, образуя чрезвычайно тонкие стеклянные нити — настолько тонкие, что их лучше измерять в микронах.

Стекловолокно имеет более чем 50-летнюю историю. Стекловолокно — коррозионностойкий, легкий, экономичный, легко обрабатываемый материал. Обладает хорошими механическими свойствами. Он довольно широко используется в отраслях производства оборудования для коррозии, судостроения и т. Д.Он также играет важную роль в других отраслях, таких как медицина, отдых, архитектура, автомобилестроение.

Стекловолокно — стабильный материал. Самая выгодная часть этого материала заключается в том, что он не сжимается и не растягивается после воздействия очень низких или высоких температур.

При контакте с водой он не впитывает влагу и не изменяется химически или физически. Его собственность не пострадает ни при каких данных обстоятельствах.

Высокое соотношение прочности и веса стекловолокна делает его предпочтительным материалом в областях, где минимальный вес и высокая прочность имеют жизненно важное значение.

Стекловолокно — неорганический материал. Он не горит и не поддерживает горение. Он сохраняет почти 25% своей первоначальной прочности при температуре 1000 ° F (540 ° C).

Большинство химикатов практически не влияют на стекловолокно, но на стекловолокно влияют фтористоводородная кислота, горячие фосфорные кислоты и сильные щелочные вещества. Обычно он не плесневеет и не портится.

Стекловолокно зарекомендовало себя как отличный материал для электроизоляции. Сочетание таких свойств, как высокая прочность, низкое влагопоглощение, термостойкость и низкая диэлектрическая проницаемость, делает его идеальным для печатных плат и изоляционных лаков.

Сочетание таких свойств, как низкий коэффициент теплового расширения и теплопроводность, делает стекловолокно стабильным по размерам материалом, который быстро рассеивает тепло по сравнению с асбестом и органическими волокнами.

Совместимость с органическими матрицами:

Стекловолокно бывает разных размеров. Говоря о факторе совместимости, стекловолокно может сочетаться со многими синтетическими смолами и даже с некоторыми минеральными матрицами, такими как цемент.

Стекловолокно не гниет и не гниет. Он совершенно не подвержен действию грызунов и насекомых.

Химический состав стекловолокна:

Под воздействием воды он не впитывает влагу и не изменяется химически или физически. Его собственность не пострадает ни при каких данных обстоятельствах.

Размер и толщина стекловолокна

  • Толщина стекловолокна варьируется от 1,5 до 75 мм.
  • Размер стекловолокна — 854 X 2082 мм

Использование стекловолокна в строительной отрасли:

Стекловолоконные сетки используются для армирования фасадов. Они также используются для предотвращения появления трещин во внутренних стенах. Они являются важным компонентом изоляционных систем.

02. Ленты для гипсокартона из стекловолокна:

Самоклеящиеся ленты из стекловолокна используются для повышения прочности швов, для быстрого и простого изготовления гипсокартона, а также для ремонта.

03. Стены из стекловолокна:

Стеновые покрытия из стекловолокна используются для отделки стен, их декорирования, а также для ремонта стен. Его также используют в потолках. В дополнение к этому, он также действует как средство защиты от огня. На него также можно нанести краску.

04. Сетка из стекловолокна:

Сетка — это армирующая ткань, изготовленная из непрерывной филаментной пряжи из стекловолокна с открытой сеткой. Процесс производства уложенного холста химически связывает между собой нетканую пряжу, что придает холсту уникальные характеристики.Холсты могут использоваться во многих приложениях и изделиях.

Стекловолоконные нити используются для армирования различных напольных покрытий. Преимуществами являются высокая устойчивость к растяжению и проколу для продуктов с интенсивным движением, а также стабильность размеров для ПВХ, ТПО (термопластичный полиолефин) и других материалов.

Если стекловолокно смешано с композитами, бетоном или полиэстером, его также можно использовать в качестве облицовки. Эта версия стеклопластика поставляется в виде панелей, и ее можно устанавливать, как и другие панели облицовки.Дополнительное преимущество, связанное с этим, заключается в том, что в случае конкретного повреждения его можно легко заменить. Панели из чистого стекловолокна также доступны на рынке.

07. Окна из стекловолокна:

Окна из стекловолокна набирают популярность в наши дни, поскольку растет спрос на экологически чистые продукты и устанавливают новые стандарты с точки зрения эффективности и прочности. Стеклопластиковые окна широко используются в коммерческих и жилых домах. Стеклопластиковые оконные секции состоят из заполненной пеной сердцевины или полой сердцевины.Они обычно доступны в виде двойных, створчатых, навесных окон и горизонтальных раздвижных окон.

Использование не в строительной отрасли:

Стекловолокно имеет широкий спектр применения. Помимо строительной промышленности, стекловолокно используется в производстве напитков и химической промышленности, градирнях, доках и морских портах, пищевой промышленности, фонтанах и аквариумах, производстве, металлургии и горнодобывающей промышленности, производстве электроэнергии, гальванических заводах, целлюлозно-бумажной промышленности, автомобилестроении, авиакосмической и космической промышленности. оборонная промышленность.

В зависимости от используемого сырья и его пропорций для производства стекловолокна их можно разделить на следующие типы.

Стекло — Это стекло содержит 72% диоксида кремния и высокощелочного стекловолокна (25% соды и извести). Они прозрачные, легко формируются и лучше всего подходят для оконных стекол. Но недостатком этого стекла является низкая термостойкость (500–600 ° C). Их используют для окон, контейнеров, лампочек и посуды.

C Стекло — Это химическое стекло, изготовленное из боросиликата натрия (щелочно-известковое стекло) с высоким содержанием оксида бора, которое повышает долговечность, что делает его предпочтительным составом для применений, требующих коррозионной стойкости.Он также используется для стеклянных штапельных волокон.

D Glass — Это боросиликатное стекло с повышенной диэлектрической прочностью и низкой плотностью, разработанное специально для улучшения электрических характеристик.

E Стекло — Это электрически стойкое стекловолокно. Стекло изготовлено из алюмосиликата кальция и боросиликата. Он используется в качестве армированного стекловолокном пластика в качестве волокна общего назначения, где важны прочность и высокое электрическое сопротивление.

ECR Glass — Это алюмосиликатные стекла кальция.Они обладают превосходным качеством долговременной стойкости к коррозии от деформационного растрескивания в кислых условиях.

AR Glass — Это высококачественные щелочно-стойкие стекла, состоящие из щелочных силикатов циркония, используемые в цементных основаниях и бетоне.

R Glass — Стекло R представляет собой алюмосиликатное стекло, содержащее высокопрочное, высокомодульное стекло, имеющее более низкую стоимость, чем «S».

S & S2 Glass — Это магниевые алюмосиликатные стекла, специально предназначенные для использования в аэрокосмической отрасли.

Стекловолокно бывает разных форм для различных областей применения ,

Стекловолоконные ленты состоят из стекловолоконной пряжи. Эти волокнистые нити хорошо известны своими теплоизоляционными свойствами. Эта форма стекловолокна находит широкое применение в горячих трубопроводах и упаковочных емкостях.

Ткань из стекловолокна — это гладкий материал, доступный в различных вариантах, таких как пряжа из стекловолокна и пряжа из стекловолокна. Он широко используется в качестве теплозащитных экранов в противопожарных завесах и др.

Канаты сплетены из стекловолокна. Эти веревки используются для упаковки.

  • Он мягкий на ощупь и гибкий по своей природе.
  • Обладает высокой прочностью на разрыв.
  • Защита от огня, паразитов, воды и кислот.
  • Тепло- и звукоизоляция.
  • Повышает ударную вязкость бетона и ограничивает ползучесть при усадке.

Недостатки стекловолокна

Стекловолоконная изоляция особенно подвержена воздействию влаги.В отличие от других материалов, таких как изоляция из напыляемой пены или пенопласт, влажная изоляция из стекловолокна теряет все значения R и почти не имеет изоляционных свойств, пока не высохнет. Влага может повредить изоляцию на чердаках в качестве основного места для стекловолокна из-за протекания крыши или из-за простой конденсации.

Рост плесени происходит, когда в стекловолоконной изоляции присутствует влага. Он чаще встречается в стекловолокне по сравнению с другими изоляционными материалами, такими как целлюлоза с неплотным наполнителем, поскольку целлюлоза не допускает свободного движения воздуха, который переносит поры плесени и доставляет влагу.Переносимые по воздуху споры плесени, которые оседают на волокнах стекловолоконной изоляции, растут даже под воздействием влаги из водяного пара в воздухе или из-за конденсации. Плесень является одной из причин плохого качества воздуха в помещении, а также вызывает аллергические симптомы у людей.

Если вы хотите узнать какие-то признаки плесени в вашем доме, Gharpedia придумала статью о даме. Пожалуйста, проверьте это.

9 признаков того, что вашему дому требуется устранение плесени

Стекловолоконные войлоки доступны с предварительно обрезанной шириной 16 дюймов или 24 дюйма.Конструкция жилого чердака имеет множество трещин, укромных уголков и других аномалий необычной формы, которые не укладываются в стандартный формат стекловолоконных войлочных плит. Кроме того, внутри стен есть кабелепроводы, электрические розетки и многие другие препятствия. Даже небольшой зазор в изоляции, обеспечивающий неограниченный поток тепловой энергии, может снизить общее тепловое сопротивление потолка или стены.

Помимо теплопроводности непосредственно через стены и потолок, тепловая энергия также проходит через прямой воздухообмен, например, утечка воздуха через потолок на чердак.Другие изоляционные материалы, такие как напыляемая пена или целлюлоза с неплотным заполнением, более плотные и обеспечивают более эффективную защиту от утечек воздуха, чем стекловолокно. Воздух легко проходит через стекловолокно, так как оно имеет небольшую плотность, а также имеет взбитую форму. Когда вы устанавливаете стекловолокно на чердаке, вы заранее тратите свое время и заботитесь о том, чтобы герметизировать утечки воздуха из жилых помещений внизу — до того, как они будут окончательно покрыты слоем изоляции. Это включает в себя небольшие структурные трещины и зазоры вокруг любых потолочных светильников, электрических трубопроводов и воздуховодов HVAC, которые проходят через чердак.

Процесс производства стекловолокна

  • Он состоит из крошечных стеклянных стержней, и каждый стеклянный стержень представляет собой основной материал во всех отношениях.
  • Он изготовлен из кварцевого стекла особым способом, путем продавливания расплавленного стекла через мелкие отверстия под высоким давлением, когда получается нитевидная масса.
  • Изготавливается либо в виде непрерывных прядей, как шелк, либо в виде штапеля, как шерсть.

Подводя итог , стекловолокно является важным материалом, который находит свое применение в различных отраслях промышленности, включая очистные сооружения, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, противопожарную защиту, производство напитков и нефтяные месторождения.Это не новый материал. Он используется с 1930 года. По словам Корвина Эдсона (старшего научного сотрудника), сегодня существует более 40 000 применений в качестве подкрепления. Стекловолокно — чрезвычайно универсальный материал, который приобрел популярность в последние десятилетия и во многих отношениях используется в нашей повседневной жизни.

Необходимо прочитать:

Что такое пеностекло? | Использует | Недвижимость | Плюсы и минусы

Изображение предоставлено: изображение 3, изображение 4, изображение 6, изображение 7, изображение 8, изображение 9, изображение 10, изображение 11, изображение 12, изображение 14, изображение 15, изображение 16, изображение 17, изображение 18

Моналиса Патель — инженер-строитель, получившая степень магистра (ME) в Институте Л.J Колледж инженерии и технологий Ахмадабада в 2018 году. Она инженер (гражданский) в SDCPL — Гарпедия. Ее страсть — помогать людям решать их вопросы о строительстве. Помимо того, что она ведет блог, она также участвует в проектировании конструкций в SDCPL.

Опубликовано в категории: Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *