Odporność korozyjna warstw azotonawęglanych wytworzonych na stopie tytanu Ti6Al7Nb

• Autorzy: Kamiński J. , Tarnowski M. , Wierzchoń T.

Identyfikatory

DOI

10.15199/40.2017.4.4

Warianty tytułu

EN

Corrosion resistance of nitrocarburized layers produced on Ti6Al7Nb titanium alloy

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Dwufazowy stop tytanu Ti6Al4V, z uwagi na obecność wanadu i jego kancerogenne oddziaływanie w wyniku zjawiska metalozy, jest coraz częściej zastępowany przez tzw. bezwanadowe stopy tytanu wykazujące zbliżone parametry wytrzymałościowe, np. Ti6Al7Nb. W pracy przedstawiono wyniki porównawczych badań odporności korozyjnej stopu Ti6Al7Nb przed i po procesach azotonawęglania jarzeniowego na potencjale plazmy, tj. z wykorzystaniem tzw. aktywnego ekranu oraz na potencjale katody. Badania odporności korozyjnej warstw azotonawęglanych na stopie Ti6Al7Nb przeprowadzono metodą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS) oraz metodą potencjodynamiczną w roztworze Ringera w temperaturze 37°C. Wyniki uzupełniono badaniami mikrostruktury wytwarzanych warstw i pomiarami chropowatości powierzchni. Uzyskane wyniki wykazały, że rodzaj procesu azotonawęglania wpływa na mikrostrukturę i odporność korozyjną wytwarzanych warstw powierzchniowych.

EN

Two-phase Ti6Al4V titanium alloy, due to its vanadium content and carcinogenic properties exposed during metallosis, is slowly being replaced by so-called vanadium-free titanium alloys, e.g. Ti6Al7Nb, demonstrating a similar level of durability. Comparative studies have been carried out on the corrosion resistance of Ti6Al7Nb alloy before and after glow-discharge nitrocarburizing carried out at cathodic potential and at plasma potential, i.e. in a process incorporating an active screen. Corrosion resistance tests of nitrocarburized layers produced on Ti6Al7Nb alloy were carried out via electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and the potentiodynamic method in Ringer’s solution at 37°C. The results also included information on the microstructure of the obtained layers and surface roughness measurement data. The study showed that the microstructure and corrosion resistance of the surface layers obtained differed depending on the nitrocarburizing process employed.

Słowa kluczowe

PL

warstwa azotonawęglona; stopy tytanu; odporność korozyjna; roztwór Ringera

EN

nitrocarburized layer; titanium alloys; corrosion resistance; Ringer’s solution

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ochrona przed Korozją
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 4
• Strony: 91--95
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kamiński J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Tarnowski M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

autor

Wierzchoń T.

• Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Wang K. 1996. “The use of titanium for medical applications in the USA”, Materials Science and Engineering A, 213 : 134–137.
• [2] Brunette D. M., P. Tengvall. 2001. Titanium in Medicine, Springer-Verlag, Berlin.
• [3] Elias C.N., J.H.C. Lima, R. Valiev, M.A. Meyers. 2008. “Biomedical Applications of Titanium and its Alloys”, Biological Materials Science, 46–49.
• [4] Long M., H.J. Rack. 1996. “Titanium alloys in total joint replacement – a materials science perspective”. Biomaterials 19 : 1621–1639.
• [5] Okazaki Y., Y. Ito. 2000. “New Ti alloy without Al and V for medical implants”. Adv. Eng. Mater. 2 (5) : 278.
• [6] Bordji K., J. Y. Jouzeau, D. Mainard. 1996. “Cytocompatibility of Ti6Al4V and Ti5Al2,5Fe alloys according to three surface treatments using human fibroblasts and osteoblasts”. Biomaterials 17 : 929–933.
• [7] Khan M. A., R. L. Williams, and D. F. Williams, 1996. “In-vitro corrosion and wear of titanium alloys in the biological environment”. Biomaterials 17 : 2117–2126.
• [8] Morant C., M. F. Lopez, A. Gutierrez, and J. A. Jimenez. 2003. “AFM and SEM characterization of non-toxic vanadium-free Ti alloys used as biomaterials”. Applied Surface Science 22 : 79–87.
• [9] Doi H., T. Yoneyama, E. Kobayashi, and H. Hamanaka. 1998. “Mechanical properties and corrosion resistance of Ti-5Al-13Ta alloy castings”. The Journal of the Japanese Society for Dental Materials and Devices, 17: 247–245.
• [10] Cvijovic-Alagic I., Z. Cvijovic, S. Mitrovic, V. Panic, M. Rakin,. 2011. “Wear and corrosion behavior of Ti-13Nb-13Zr and Ti-6Al-4V alloys in simulated physiological solution”. Corrosion Science 53 : 796–808.
• [11] Semtlisch M. F., H. Webner, R. M. Streicher, R. Schon. 1992. “Joint replacement components made of hot-forged and surface-treated Ti6Al7Nb alloy”. Biomaterials 13 : 781–788.
• [12] Al-Mobarak N. A., A. A. Al-Swaih, F. A. Al-Rashoud, 2011. “Corrosion behavior of Ti6Al7Nb alloy in biological solution for dentistry applications”. Int. J. Electrochem. Sci. 6 : 2031–2042.
• [13] Cai Z.-B., G.-A. Zhang, Y.-K. Zhu, M.-X. Shen, L.-P. Wang, and M.-H. Zhu. 2013. “Torsional fretting wear of a biomedical Ti6Al7Nb alloy for nitrogen ion implantation in bovine serum”. Tribology International 59 : 312–320.
• [14] Fellah M., O. Assala, M. Labaiz, L. Dekhil, A. Iost. 2013. “ Friction and wear behavior of Ti-6Al-7Nb biomaterial alloy”. Journal of Biomaterials & Nanobiotechnology 4 : 374–384.
• [15] Bolzoni L., E.M. Ruiz-Navas, E. Neubauer, and E. Gordo. 2012. “Mechanical properties and microstructural evolution of vacuum hot-pressed titanium and Ti-6Al-7Nb alloy”. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 9 : 91–99.
• [16] Brojanowska A., M. Tarnowski, P. Rutkowski, T. Wierzchoń. 2013. „Corrosion resistance of titanium after low temperature active screen glow discharge nitriding”. Ochrona przed Korozją 56 : 217–226.
• [17] Czarnowska E., T. Wierzchoń, A. Maranda-Niedbała, E. Kaczmarewicz. 2000. “Improvement of titanium alloy for biomedical applications by nitriding and carbonitriding process under glow discharge conditions”. J. Mater. Sci. Mater. Med. 11 : 73–81.
• [18] Burakowski T., T. Wierzchoń, 1998. Surface Engineering of Metals: Principles, Equipment, Technologies, CRC Press, Boca Raton, New York.
• [19] Ossowski M, T. Borowski, M. Tarnowski, T. Wierzchoń, 2016. „Cathodic Cage Plasma Nitriding of Ti6Al4V titanium alloy”, Materials Science – Medziagotyra 22 : 25–30.
• [20] Fleszar A., T. Wierzchoń, K.K. Sun, J.R. Sobiecki, 2000. „Properties of surface layers produced on the Ti6Al2Cr2Mo titanium alloy under glow discharge conditions”, Surf. Coat. Tech. 131 : 73–81.

Uwagi

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

This study was supported by a grant provided by the National Centre for Research and Development (NCBiR) STRATEGMED2/266798/15/NCBR/2015.