Details

This research investigated the influence of homogenization temperature and amount of cold rolling on alterations in the crystal structure, mechanical characteristics, and corrosion behavior of cobalt-chromium-molybdenum alloys. The selection of temperatures for the heat treatment process is set at 1250°C, 1200°C, and 1150°C based on the Co-Cr-Mo phase diagram where the FCC (-phase) is presented. Each heat treatment temperature was maintained for 3 hours. Analysis of the crystal structure via X-ray diffractometry (XRD) revealed a tendency for the crystal structure to transition from hexagonal close-packed (HCP) (ε-phase) to face-centered cubic FCC (-phase) as the heat treatment temperature decreased. For investigation on the influence of cold rolling, thin-sheet samples were cold-rolled 10%, 15%, 20%, and 25%. XRD analysis indicated that increased cold rolling led to a shift from FCC crystal structure (-phase) to HCP crystal structure (ε-phase), accompanied by increased material hardness. Assessment of corrosion behavior was conducted in accordance with ISO 10993-15:2000(E) standards, with the solution temperature maintained at 37 ±1°C. The corrosion testing employed two methodologies: Open Circuit Potential (OCP) and Potentiodynamic Polarization. The OCP experiments revealed that OCP potential increased with increased cold rolling amount, indicating slower tendency to corrosion. Additionally, potentiodynamic polarization testing demonstrated that greater thickness reduction resulting from rolling attenuated the material's reactivity with the solution, thus retarding the corrosion process. Consequently, the findings suggest a correlation between cold rolling intensity, material reactivity, and corrosion inhibition.

Objective

ปัจจุบันเทคโนโลยีทางการแพทย์มีการพัฒนาขึ้นมากจากในอดีต ทั้งการวินิจฉัยและการรักษาต่าง ๆ เช่น การพัฒนาอินซูลินสังเคราะห์สำหรับผู้ป่วยเบาหวาน การวินิจฉัยโรคโดยใช้เครื่องตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (CT Scan) และการผลิตอวัยวะเทียมสำหรับทดแทนในผู้ป่วยที่เกิดอุบัติเหตุ ความก้าวหน้าทางการแพทย์เหล่านี้ส่งผลให้ประชากรมนุษย์มีอายุเฉลี่ยเพิ่มขึ้น แต่ในขณะเดียวกันก็ส่งผลให้อวัยวะเดิมภายในร่างกายเสื่อมสภาพไปตามอายุขัย เทคโนโลยีการผลิตและพัฒนาอวัยวะเทียมด้วยวัสดุทดแทนในทางการแพทย์จึงมีความสำคัญเพิ่มขึ้นต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ 
วัสดุที่ใช้ทดแทนในทางการแพทย์ (biomaterial) สามารถแบ่งออกได้เป็น 4 ชนิดหลัก ๆ ได้แก่ โลหะ เซรามิกซ์ พอลิเมอร์ และคอมโพสิต ซึ่งพอลิเมอร์ไม่เหมาะที่จะนำมาใช้ในการทำอวัยวะปลูกฝัง เนื่องจากมักใช้แทนเนื้อเยื่อในการรักษาด้านศัลยกรรมตกแต่ง มีคุณสมบัติยืดหยุ่นสูง แต่ความแข็งแรงต่ำและเสื่อมสภาพง่าย จึงไม่นิยมใช้สำหรับงานที่จำเป็นต้องรับแรงกระแทก ส่วนเซรามิกซ์เป็นวัสดุที่ต้านทานการสึกหรอได้ดี แข็งแรง แต่ขึ้นรูปยากและเปราะ ส่วนคอมโพสิตเป็นวัสดุที่มีคุณสมบัติความเหนียว สามารถปรับรูปทรงไปมาได้ แต่ขึ้นรูปชิ้นงานยาก วัสดุทั้งสองจึงไม่เหมาะกับงานที่ต้องรับแรงกระแทกเช่นกัน เพราะไม่สามารถรับแรงกระแทกและขึ้นรูปชิ้นงานตามต้องการยาก ส่วนโลหะเป็นวัสดุที่มีความแข็งแรง ทนต่อการกัดกร่อนและการเสียดสี มีโมดูลัสความยืดหยุ่นสูงและรับน้ำหนักได้ดี ขึ้นรูปเป็นชิ้นงานได้ง่ายกว่าวัสดุอื่น จึงเหมาะกับการนำมาทำเป็นอวัยวะปลูกฝังทางการแพทย์ 
โดยชนิดโลหะที่สามารถนำมาใช้ในทางการแพทย์มีหลากหลายชนิด การเลือกใช้จะแตกต่างกันตามความต้องการใช้งาน ซึ่งในงานที่ต้องใช้เพื่อการรับแรงกระแทกมักจะนิยมใช้โลหะ 3 ชนิด คือ สเตนเลส316L, ไทเทเนียม และโลหะผสมโคบอลต์-โคเมียม-โมลิบดีนัม โดยสเตนเลส 316L มีคุณสมบัติคือเป็นโลหะที่มีความ แข็งแรง แต่มีความต้านทานการกัดกร่อนค่อนข้างต่ำ เพราะมีเหล็กออกไซต์เคลือบอยู่ภายนอก ทำให้อาจส่งผลให้เป็นพิษกับร่างกาย ไม่เหมาะกับการนํามาทำเป็นอวัยวะปลูกฝัง ซึ่งหากเป็นการทำอวัยวะปลูกฝังภายในร่างกาย ที่ต้องมีคุณสมบัติรับแรงกระแทกร่วมด้วย ปัจจุบันมักนิยมใช้ไทเทเนียมหรือโลหะผสมโคบอลต์-โคเมียม-โมลิบดีนัม 
ซึ่งทั้งสองโลหะจะมีความแตกต่างกันคือ ไทเทเนียมมีคุณสมบัติแข็งแรงในระดับที่ใกล้เคียงกับกระดูกมนุษย์ ไม่ก่อให้เกิดสารก่อมะเร็ง ไม่เป็นสนิมและมีอายุการใช้งานยาวนาน ไทเทเนียมจึงเป็นหนึ่งในวัสดุที่นิยมใช้มากในปัจจุบัน แต่มีข้อเสียคือทนการสึกหรอได้น้อยกว่าโลหะผสมโคบอลต์-โครเมียม-โมลิบดีนัม และมีราคาสูง ทำให้การรักษาด้วยการปลูกฝังอวัยวะที่ทำจากไทเทเนียมสามารถเข้าถึงได้ยาก ในขณะเดียวกันโลหะผสม โคบอลต์-โคเมียม-โมลิบดีนัมก็เป็นวัสดุที่ไม่ทำให้เกิดพิษเวลาอยู่ในร่างกายมนุษย์และไม่เกิดสนิมเช่นกัน และยังสามารถทนต่อการสึกหรอได้ดีที่สุด จึงเหมาะกับการใช้งานที่เกิดการเสียดสีและรับแรงกระแทก คุณสมบัติและราคาอยู่ระหว่างไทเทเนียมและสเตนเลส316L แต่มีข้อเสียคือโลหะชนิดนี้มีอายุการใช้งานได้เพียง 15 ปีเท่านั้น อาจไม่ส่งผลดีหากผู้ป่วยต้องผ่าตัดเปลี่ยนวัสดุปลูกฝังตามอายุการใช้งานอยู่ตลอดการรักษา
ผู้วิจัยจึงสนใจที่จะศึกษาและยืดอายุการใช้งานของวัสดุ ในแง่ของการนำไปใช้เป็นอวัยวะปลูกฝังซึ่งต้องต้านทานต่อการกัดกร่อนของสารภายในร่างกายด้วย โดยเลือกศึกษาวิธีการรีดขึ้นรูปแบบเย็นของโลหะผสมโครบอลต์-โคเมียม-โมลิบดีนัม ว่าหลังจากโลหะถูกรีดแล้วคุณสมบัติทางกลที่เพิ่มขึ้นจะส่งผลให้ความสามารถการทนการกัดกร่อนเพิ่มขึ้นด้วย

Project Members

ญดาพร ไอ่พุง

YADAPORN AIPUNG

#นักศึกษา

Member

กัลยรัตน์ สุธีบรรเจิด

KANYARAT SUTEEBUNCHERD

#นักศึกษา

Member

พชรพล ตัณฑวิรุฬห์

Phacharaphon Tunthawiroon

#อาจารย์

Advisor

กษม ศรีรัศมี

Kasama Srirussamee

#อาจารย์

Co-advisor

Vote for this Innovation!