Właściwości antykorozyjne powłoki TiO2 otrzymywanej metodą zol-żel w zależności od pH środowiska i obecności białka osocza krwi

• Autorzy: Burnat B. , Błaszczyk T. , Leniart A.

Warianty tytułu

EN

Anticorrosion properties of TiO2 sol-gel coating in relation to pH of solution and presence of serum protein

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Zbadano wpływ pH środowiska i obecności białka osocza krwi na właściwości antykorozyjne powłoki ditlenku tytanu TiO2. Powłokę TiO2 o strukturze amorficznej z krystalitami anatazu otrzymywano metodą zol-żel na powierzchni stopu biomedycznego M30NW. Badania korozyjne z wykorzystaniem metod elektrochemicznych przeprowadzono w temperaturze 37°C w roztworze 0.9 % NaCl (sól fizjologiczna) o pH 4.5 oraz 7.4. Wartości pH wybrane do badań pozwoliły przybliżyć 51 warunki naturalnie występujące w środowisku tkankowym (pH=7.4) oraz warunki stanu zapalnego, który może pojawić się w organizmie (pH=4.5). Aby jeszcze lepiej odwzorować środowisko tkankowe, do roztworu soli fizjologicznej dodano albuminę - białko występujące w osoczu krwi w największej ilości. Właściwości antykorozyjne powłoki TiO2 określono w oparciu o wyznaczone wartości potencjału korozyjnego Ecor, oporu polaryzacyjnego Rp, szybkości korozji CR, gęstości prądu w obszarze pasywnym i0.5 oraz potencjałów przebicia Eb i repasywacji Erep. Stwierdzono, że modyfikacja powierzchni stopu M30NW powłoką TiO2 powoduje zwiększenie odporności korozyjnej badanego stopu w roztworach NaCl o pH równym 4.5 i 7.4 - antykorozyjne działanie powłoki TiO2 widoczne jest zarówno w potencjale korozyjnym jak i przy polaryzacji anodowej. Dodatek albuminy ma niejednoznaczny wpływ na antykorozyjne właściwości powłoki TiO2 w potencjale korozyjnym. Natomiast przy polaryzacji anodowej wpływ białka zaznacza się jedynie w roztworze NaCl o pH 4.5 - albumina powoduje istotne zwiększenie potencjału przebicia dla stopu z powłoką TiO2.

EN

In this study we investigated the influence of solution pH and serum protein on the anticorrosion properties of titanium dioxide TiO2 coating. This TiO2 coating with amorphous structure containing crystallites of anatase was obtained by the solgel method on the surface of M30NW biomedical alloy. Corrosion measurements using electrochemical methods were carried out in 0.9 % NaCl (physiological saline) solution at pH of 4.5 and 7.4. The pH values selected for the tests simulate both natural body conditions (pH=7.4) and inflammatory conditions which may occur in the body (pH=4.5). Much better simulation of tissue environment was achieved by adding of albumin – protein found in blood plasma in the greatest amount. Anticorrosion properties of TiO2 coating were determined on the basis of corrosion potential Ecor, polarization resistance Rp, corrosion rate CR, current density in the passive range i0.5 and also breakdown Eb and repasssivation potentials Erep. It was stated that modification of M30NW alloy surface by TiO2 coating cause increase in corrosion resistance of the investigated alloy in NaCl solutions both at pH of 4.5 and 7.4 - anticorrosive effect of TiO2 coating is evident both at corrosion potential and during the anodic polarization. The addition of albumin has an ambiguous effect on the anticorrosion properties of the TiO2 coating at the corrosion potential. Whereas during the anodic polarization the protein effect is visible only in NaCl solution at pH of 4.5 – albumin causes significant increase in the breakdown potential of the alloy coated by TiO2.

Słowa kluczowe

PL

biomateriały; TiO2; zol-żel; białko; korozja; metody elektrochemiczne

EN

biomaterials; TiO2; sol-gel; protein; corrosion; electrochemical methods

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 16, no. 122-123 spec. iss.
• Strony: 50--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Burnat B.

• Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii, Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej, ul. Tamka 12, 91-403 Łódź, Polska

autor

Błaszczyk T.

• Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii, Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej, ul. Tamka 12, 91-403 Łódź, Polska

autor

Leniart A.

• Uniwersytet Łódzki, Wydział Chemii, Katedra Chemii Nieorganicznej i Analitycznej, ul. Tamka 12, 91-403 Łódź, Polska

Bibliografia

• [1] Siva Rama Krishna D., Sun Y., Thermally oxidised rutile-TiO2 coating on stainless steel for tribological properties and corrosion resistance enhancement, Applied Surface Science, 252 (2005) 1107–1116.
• [2] Shen G.X., Chen Y.C., Lin C.J., Corrosion protection of 316 L stainless steel by a TiO2 nanoparticle coating prepared by sol–gel method, Thin Solid Films, 489 (2005) 130–136.
• [3] Shan C.X., Hou X., Choy K.-L., Corrosion resistance of TiO2 films grown on stainless steel by atomic layer deposition, Surface & Coatings Technology, 202 (2008) 2399–2402.
• [4] Paduch D.A., Niedzielski J., Materiały biomedyczne. Część I: Pojęcie filmu biologicznego (biofilmu) i fizykochemiczne podstawy przyczepności substancji organicznych do biomateriałów, Chirurgia Polska, 7 (2005) 180–191.
• [5] ISO Standard 5832-9:2007 Implants for surgery - Metallic materials - Part 9: Wrought high nitrogen stainless steel
• [6] Burnat B., Błaszczyk T., Leniart A., Scholl H., The effect of TiO2 sol-gel layers on corrosion properties of M30NW biomedical alloy in 0.9% NaCl solution, Engineering of Biomaterials, 106-108 (2011) 133-139.
• [7] Calle L.M., Kolody M.R., Vinje R.D., Corrosion behavior of stainless steels in neutral and acidified sodium chloride solutions by electrochemical impedance spectroscopy, [in:] Shifler D.A. (ed.) Corrosion in Marine and Saltwater Environments II, Electrochemical Society, 2005, 143–154.
• [8] ASTM G 102-89:2004 Standard Practice for Calculation of Corrosion Rates and Related Information from Electrochemical Measurements.

Uwagi

PL

Badania wykonane zostały w ramach grantu NCN Nr N N507 501339. Stop biomedyczny M30NW zakupiony został w firmie MEDGAL (Białystok, Polska).