Właściwości ochronne zol-żelowych powłok ZrO2 na stali 316L w roztworze sztucznej krwi

• Autorzy: Mazur A. , Chęcmanowski J. , Szczygieł B.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2017.5.4

Warianty tytułu

EN

Protective properties of ZrO2 coatings on steel 316L in simulated body fluid

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Metodą zol-żel nanoszono powłoki ZrO2 na podłoże ze stali nierdzewnej 316L. Powłoki otrzymywano z zolu zawierającego jako prekursor tetraetoksycyrkonian i butanol jako rozpuszczalnik. Otrzymane próbki eksponowano w roztworze sztucznej krwi (SBF) przez 120 doby. Badania potencjodynamiczne wykazały, że osadzenie pięciowarstwowych powłok ZrO2 powoduje dwukrotny wzrost odporności korozyjnej stali w czasie długoterminowej ekspozycji w roztworze SBF. Zgodnie z wynikami badań SEM i EDS wykazano, że na powierzchni cienkich warstw ZrO2 przyrasta ceramika apatytowa.

EN

ZrO2 coatings were sol-gel deposited on a base made of stainless steel 316L. The sol used for this purpose contained zirconium(IV) ethoxide (ZrEt) as the precursor and butanol as the solvent. The obtained samples were exposed to simulated body fluid (SBF) for 120 days. Potentiodynamic tests showed that the deposition of five-layer ZrO2 coatings results in a twofold increase in the corrosion resistance of the steel during long-term exposure to SBF. The results of SEM and EDS analyses demonstrated that apatite ceramic accretes on the surface of the thin ZrO2 layers.

Słowa kluczowe

PL

metoda zol-żel; powłoki ZrO2; odporność korozyjna; ceramika apatytowa

EN

sol-gel method; ZrO2 coatings; corrosion resistance; apatite ceramics

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 5
• Strony: 146--151
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mazur A.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Chemiczny, Zakład Zaawansowanych Technologii Materiałowych, Wrocław

autor

Chęcmanowski J.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Chemiczny, Zakład Zaawansowanych Technologii Materiałowych, Wrocław

autor

Szczygieł B.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Chemiczny, Zakład Zaawansowanych Technologii Materiałowych, Wrocław

Bibliografia

• [1] Ahmad I. 2007. „Stomatologia estetyczna”. Wrocław: Elsevier.
• [2] Balamurugan A., G. Ballosier, S. Kannan, J. Michel, S. Rajeswari. 2007. „In vitro biological, chemical and electrochemical evaluation of titania reinforced hydroxyapatite sol–gel coatings on surgical grade 316L”. Materials Science and Engineering 27 : 162.
• [3] Chęcmanowski J., B. Szczygieł. 2010. „Właściwości ochronne powłok ceramicznych wytworzonych metodą zol-żel w środowisku płynow fizjologicznych”. Ochrona przed Korozją 53 (4-5) : 201–206.
• [4] Chęcmanowski J., B. Szczygieł. 2006. „Wpływ składu zolu na zachowanie korozyjne stali 316L z ceramicznymi powłokami Al2O3 otrzymanymi metodą zolżel”.Ochrona przed Korozją 49 (4) : 103–107.
• [5] Dejak B., M. Kacprzak, B. Suliborski, B. Śmielak. 2006. „Struktura i niektore właściwości ceramik dentystycznych stosowanych w uzupełnieniach pełnoceramicznych w świetle literatury”. Protetyka Stomatologiczna LVI (6) : 471–477.
• [6] Donesz-Sikorska A., K. Marycz, A. Śmieszek, J. Grzesiak, K. Kaliński, J. Krzak-Roś. 2013. „Biologically active oxide coatings, produced by the sol-gel method on steel implant”. Przemysł Chemiczny 92 (6) : 1110.
• [7] Hench L., J. Wilson. 1993. An Introduction to Bioceramics, Volume I: Advanced Series in Ceramics”. Singapur: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.
• [8] Kohal R.J., M. Wolkewitz, M. Hinze, J.S. Han, M. Bachle, F. Butz. 2009. „Biomechanical and histological behavior of zirconia implants: an experiment in the rat”. Clinical Oral Implants 20 : 333.
• [9] Krzak-Roś J., J. Filipiak, C. Pezowicz, A. Baszczuk, M. Miller, M. Kowalski, R. Będziński. 2009. „ The effect of substrate roughness on the surface structure of TiO2, SiO2, and doped thin films prepared by the sol–gel method”. Acta of Bioengineering and Biomechanics 11 (9) : 21.
• [10] Lasek K., P. Okoński, E. Mierzwińska-Nastalak. 2009. „Zirconium oxide: its physico-mechanical properties and clinical application”. Protetyka Stomatologiczna LIX, (6) : 415–422.
• [11] Lis A., D. Szarek, J. Laska. 2013. „Biomaterials Engineering Strategies for Spinal Cord Regeneration: State of the Art”. Polymers in Medicine 43 (2) : 59–80.
• [12] Marędziak M., A. Siudzińska. 2014. „Biocompatibility of titania and zirconia coatings synthesized by sol-gel method”. Przemysł Chemiczny 93 (6) : 920–923.
• [13] Mazur A., J. Chęcmanowski, B. Szczygiel. 2016. „Corrosive resistance of 316L stainless steel covered with SiO2 coatings deposited by sol-gel method in a simulated body fluid”. Ochrona przed Korozją 59 (5) :160–166.
• [14] Morel S. 1997. „Powłoki natryskiwane cieplnie”. Częstochowa: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej.
• [15] Nałęcz M. 2003. „Biomateriały Tom 4”. Warszawa: Akademicka Oficyna Wydawnicza Exit.
• [16] Omar S., J. Ballarre, S. Cere. 2016. „Protection and functionalization of AISI 316L stainless steel for orthopedic implants: hybrid coating and sol gel glasses by spray to promote bioactivity”. Electrochimica Acta 203 (10) : 309–315.
• [17] Picconi C., G. Maccauro. 1999. „Zirconia as a ceramic biomaterial”. Biomaterials 20 : 1–25.
• [18] Pokrowiecki R., B. Szaraniec, J Chłopek, M Zaleska. 2014. „Recent trends in surface modification of the titanium biomaterials used for endoosseus dental implants”. Engineering of Biomaterials 124 : 2–10.
• [19] Raigrodski A.J. 2004. „Contemporary materials and technologies for all-ceramic fixed partial dentures: A review of the literature”. Journal of Prosthetic Dentistry 92 (6) : 557–562.
• [20] Sobczak-Kupiec A., Z. Wzorek. 2011. „Phisicochemical properties of calcium ortophosphate significant for medicine – TCP and HAp”. Tech. Transactions 107 (10) : 310–322.
• [21] Trzebiatowski W. 1969. „Chemia nieorganiczna”. Warszawa: PWN.
• [22] Wennerberg A., T. Albrektsson 2009. „Effects of titanium surface topography on bone integration: a systematic review”. Clin. Oral Implants Res. 20 (4) : 172–184.
• [23] Wennerberg A., T. Albrektsson. 2000. „Suggested guidelines for the topographic evaluation of implant surfaces”. International Journal of Oral and Maxillofacial Implants 15 : 331–344.
• [24] Wierzchoń T., E. Czarnowska, D. Krupa. 2004. „Inżynieria powierzchni w wytwarzaniu biomateriałów tytanowych”. Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• [25] Viitala R., T. Peltola, K. Gunnelius, J.B. Rosenholm. 2002. „Surface properties of in vitro bioactive and non-bioactive sol–gel derived materials”. Biomaterials, 23 : 3073.
• [26] Yang S., K. Leong, Z. Du, C. Chua. 2001. „The Design of Scaffolds for Use in Tissue Engineering. Part I. Traditional Factors”. Tissue Engineering 7 (6) : 679–689.
• [27] Zhang Z., X. Li. 2016. „Effect of TiO2-SiO2-SnOx sol-gel coating on the bonding strength of titanium-porcelain”. Materials Letters 180 : 288–290.
• [28] Zima A. 2007. „Wpływ dodatkow modyfikujących na właściwości hydroksyapatytowych wielofunkcyjnych tworzyw implantacyjnych przeznaczonych na nośniki lekow”. Rozprawa Doktorska. Krakow: Akademia Gorniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

Praca została wykonana w ramach projektu nr 0401/0262/16 finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego.