Влияние плотности тока импульса плазменно-электролитического оксидирования титана ВТ1-0 в силикатно-фосфатном электролите на защитные свойства формируемых покрытий

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В данной работе представлены результаты исследований состава и структуры поверхности образцов титана марки ВТ1-0 после обработки методом плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО) в низкочастотном импульсном режиме. Показано, что ПЭО приводит к формированию пористых покрытий, характеризующихся наличием преимущественно открытых пор диаметром от 0.6 до 4.2 мкм. При повышении анодной плотности тока импульсов от 15 до 60 А/дм2 наблюдается уменьшение количества пор, а также их среднего диаметра от 2.2 до 1.6 мкм. Фазовый состав формируемых покрытий представлен кристаллическими фазами рутила и анатаза, причем формирование более твердой и биоактивной фазы рутила в структуре покрытия наблюдается при анодной плотности тока импульсов, превышающей 30 А/дм2. Показано наличие в структуре покрытия Сa и P в виде рентгеноаморфных фосфатсодержащих соединений кальция. Повышение анодной плотности тока при ПЭО до 60 А/дм2 позволяет снизить скорость коррозии образцов в 30.8 и 3.8 раз в растворах Хэнкса и искусственной слюны соответственно по сравнению с исходными образцами титана ВТ1-0. Величина защитного эффекта сформированных покрытий в растворе Хэнкса составляет примерно 91–96%, а в растворе искусственной слюны – 26–74%.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Касач

Белорусский государственный технологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: kasach2018@bk.ru
Белоруссия, Минск

Е. О. Богдан

Белорусский государственный технологический университет

Email: kasach2018@bk.ru
Белоруссия, Минск

А. А. Ширвель

Белорусский государственный технологический университет

Email: kasach2018@bk.ru
Белоруссия, Минск

А. В. Поспелов

Белорусский государственный технологический университет

Email: kasach2018@bk.ru
Белоруссия, Минск

И. И. Курило

Белорусский государственный технологический университет

Email: september@tut.by
Белоруссия, Минск

Список литературы

  1. Alipal J., Saidin S., Lo A.K. et al. // Surfaces and Interfaces. 2023. V. 39. Р. 102872.
  2. Hoque M.E., Showva N.N., Ahmed M. et al. // Heliyon. 2022. Р. e11300.
  3. Hadzik J., Jurczyszyn K., Gębarowski T. et al. // International Journal of Molecular Sciences. 2023. V. 24. № 4. Р. 3603.
  4. Lu J., Yu H., Chen C. // RSC Advances. 2018. V. 8. P. 2015–2033.
  5. Гнеденков С.В., Шаркеев Ю.П., Синебрюхов С.Л. и др. // Тихоокеанский медицинский журнал. 2012. Т. 47 № 1. С. 12–19.
  6. Sartori M., Graziani G., Sassoni E. et al. Nanostructure and biomimetics orchestrate mesenchymal stromal cell differentiation: An in vitro bioactivity study on new coatings for orthopedic applications // Materials Science and Engineering: C. 2021. V. 123. P. 112031.
  7. Mokabber T., Lu L.Q., Rijn P. et al. // Surface & Coatings Technology. 2018. V. 334. P. 526–535.
  8. Montazerian M., Hosseinzadeh F., Migneco C. et al. // Ceramics International. 2022. V. 48. P. 8987–9005.
  9. Santos-Coquillat A., Mohedano M., Martinez-Campos E. et al. // Materials Science & Engineering: C. 2019. V. 97. P. 738–752.
  10. Leśniak-Ziółkowska K., Brodacz K., Babilas D. et al. // Applied Surface Science. 2023. Р. 156285.
  11. Baldin E.K., de Castro V.V., Santos P.B. et al. // Journal of Alloys and Compounds. 2023. Р. 168735.
  12. Arun S., Lim B.S., Ahn S.G. et al. // Journal of Alloys and Compounds. 2023. V. 943. Р. 169131.
  13. Pourshadloo M., Rezaei H.A., Saeidnia M. et al. // Surface Innovations. 2022. V. 40. № XXXX. Р. 1–10.
  14. Hosseini M., Khalil-Allafi J., Etminanfar M. et al. // Materials Chemistry and Physics. 2023. V. 293. Р. 126899.
  15. Fattah-Alhosseini A., Keshavarz M.K., Molaei M. et al. // Metallurgical and Materials Transactions A. 2018. V. 49. P. 4966–4979.
  16. Nikoomanzari E., Karbasi M., Melo W.C. et al. Impressive strides in antibacterial performance amelioration of Ti-based implants via plasma electrolytic oxidation (PEO): A review of the recent advancements // Chemical Engineering Journal. 2022. V. 441. P. 136003.
  17. Muntean R., Brîndușoiu M., Buzdugan D. et al. // Materials. 2023. V. 16. № 4. Р. 1410.
  18. Molaei M., Fattah-alhosseini A., Nouri M. et al. // Ceramics International. 2022. V. 48. № 5. Р. 6322–6337.
  19. Chebodaev V.V., Nazarenko N.N., Sedelnikova M.B. et al. // Inorganic Materials: Applied Research. 2021. V. 12. № 3. P. 691–699.
  20. Aliofkhazraei M., Macdonald D.D., Matykina E. // Applied Surface Science Advances. 2021. V. 5. Р. 100121.
  21. Zhu Z., Wu S., Long Y. et al. // Journal of Solid State Chemistry. 2021. V. 303. P. 122544.
  22. Uchida M., Kim H.M., Kokubo T. et al. // Journal of Biomedical Materials Research Part A: An Official Journal of The Society for Biomaterials, The Japanese Society for Biomaterials, and The Australian Society for Biomaterials and the Korean Society for Biomaterials. 2003. V. 64. № 1. Р. 164–170.
  23. Osipenko M.A., Kharytonau D.S., Kasach A.A. et al. // Electrochimica Acta. 2022. V. 414. Р. 140175.
  24. Kasach A.A., Kharytonau D.S., Paspelau A.V. et al. // Materials. 2021. V. 14. № 20. Р. 6179.
  25. Makarova I., Dobryden I., Kharitonov D. et al. // Surface and Coatings Technology. 2019. V. 38. Р. 125063.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. СЭМ изображения поверхности титана ВТ1-0 до (а) и после ПЭО (б–г). Анодная плотность тока импульсов, А/дм2: б – 15; в – 30; г – 60.

Скачать (565KB)
3. Рис. 2. Дифференциальные кривые распределения пор по диаметрам в сформированных покрытиях в зависимости от анодной плотности тока импульса ПЭО. Анодная плотность тока импульса ПЭО, А/дм2: 1 – 15; 2 – 30; 3 – 60.

Скачать (94KB)
4. Рис. 3. Карты распределения химических элементов на поверхности полученных покрытий. Анодная плотность тока ПЭО, А/дм2: а – 15; б – 30; в – 60.

Скачать (556KB)
5. Рис. 4. Дифрактограммы титана ВТ1-0 до (а) и после ПЭО (б–г). Анодная плотность тока импульсов ПЭО, А/дм2: б – 15; в – 30; г – 60.

Скачать (146KB)
6. Рис. 5. Поляризационные кривые исходных образцов титана ВТ1-0 (кривая 1) и после ПЭО (кривая 2–4) в растворах Хэнкса (а) и искусственной слюны (б). Анодная плотность тока импульса ПЭО, А/дм2: 2 – 15; 3 – 30; 4 – 60.

Скачать (187KB)
7. Рис. 6. Спектры импеданса в виде диаграмм Найквиста исходного образца титана ВТ1-0 (кривая 1) и после ПЭО (кривые 2–4) в растворах Хэнкса (а) и искусственной слюны (б). Анодная плотность тока импульса ПЭО, А/дм2: 2 – 15; 3 – 30; 4 – 60.

Скачать (108KB)
8. Рис. 7. Эквивалентные схемы с одной (а) и двумя временными (б) константами.

Скачать (60KB)
9. Рис. 8. Смачивание водой поверхности образцов титана ВТ1-0 до (1) и после ПЭО (2–4). Анодная плотность тока импульса, А/дм2: 2 – 15; 3 – 30; 4 – 60.

Скачать (95KB)

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».