Wpływ napięcia utleniającego w procesie PEO na budowę i właściwości warstwy tlenkowej uzyskanej na azotowanym tytanie Grade 2

• Autorzy: Brojanowska A. , Kowalczyk K. , Gąglewska N. , Sobiecki J. R.

Warianty tytułu

EN

The influence of the oxidizing voltage in the PEO process on the structure and properties of the oxide layer obtained on the nitrided titanium Grade 2

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Dyfuzyjne warstwy azotowane typu TiN + Ti2N + αTi(N) wytworzone na tytanie w procesie azotowania jarzeniowego zwiększają jego odporność na korozję. Utlenianie elektrochemiczne azotku tytanu w elektrolitach zawierających wapń i fosfor pozwala na otrzymanie powierzchniowej warstwy TiO2 wzbogaconej w wapń i fosfor. Warstwa ta jest materiałem biozgodnym i bioaktywnym, pozwalającym na dobre połączenie implantu z kością. W artykule opisano nową technologię hybrydową. Jest to połączenie azotowania jarzeniowego i utleniania elektrochemicznego w kwasie fosforowym (V) z dodatkiem diwodorofosforanu wapnia. Warstwy azotku tytanu typu TiN + Ti2N + αTi(N) wytworzono na powierzchni stopu tytanu Grade 2 w warunkach wyładowania jarzeniowego. Procesy utleniania elektrochemicznego przeprowadzono przy użyciu dwóch wartości napięcia utleniającego: 40 i 100 V w 1% kwasie fosforowym (V) zawierającym jony wapnia Ca2+. Zbadano wpływ napięcia zastosowanego w czasie obróbki na morfologię powierzchni, właściwości korozyjne oraz grubość wytworzonych warstw.

EN

The diffusion nitrided layers of the TiN + Ti2N + αTi(N) type formed on titanium during the glow discharge nitriding process increase its resistance to corrosion. Electrochemical oxidation of titanium nitride in electrolytes containing calcium and phosphorus allows obtaining a TiO2 surface layer enriched in calcium and phosphorus. This layer is a biocompatible and bioactive material which enables a good connection of an implant with a bone. In this paper a new hybrid technology is described. It is a combination of glow discharge nitriding and electrochemical oxidation in phosphoric acid (V) with the addition of calcium dihydrogen-phosphate. The titanium nitride layers of the TiN + Ti2N + αTi(N) type were formed on the surface of titanium alloy Grade 2 under glow discharge conditions. The processes of electrochemical oxidation were carried out with the use of two values of the oxidizing voltage: 40 V and 100 V in 1% phosphoric acid (V) containing calcium ions Ca2+. The influence of the voltage applied during the processing on the surface morphology, corrosion properties and the thickness of the formed layers were examined.

Słowa kluczowe

PL

plazmowe utlenianie elektrolityczne; azotowanie jarzeniowe; tytan Grade 2; adhezja; właściwości korozyjne

EN

plasma electrolytic oxidation; glow discharge nitriding; titanium Grade 2; adhesion; corrosion properties

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 2
• Strony: 42--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Brojanowska A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Kowalczyk K.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Gąglewska N.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Sobiecki J. R.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Marciniak J.: Biomateriały. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
• [2] Lutjering G., Williams J.C.: Titanium. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2003.
• [3] Brunette D.M., Tengrall P. et al.: Titanium in Medici-ne, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2001.
• [4] Wierzchoń T., Czarnowska E., Krupa D.: Inżynieria powierzchni w wytwarzaniu biomateriałów tytanowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2004.
• [5] Liu X., Chu P., Liu X., Chu P.K., Ding Ch.: Surface modification of titanium, titanium alloys, and related materials for biomedical applications. „Material Science and Engineering" 2004, 47, 49.
• [6] Williams D.F.: Biocompatibility of Clinical Implant Materials. CRC Press, Boca Raton 1981.
• [7] Scarano A., Piattelli M., Vrespa G., Caputi S., Piattelli A.: Bacterial adhesion on titanium nitride-coated and uncoated implants: an in vivo human study. „Journal of Oral Implantology" 2003, vol. 29, issue 2, p. 80-85.
• [8] Dion L, Baquey C., Candelon B., Monteites J.R.: Hemocompatibility of titanium nitride. „International Journal of Artificial Organs" 1992, 15, 617.
• [9] Brojanowska A., Tarnowski M., Rutkowski P., Wierzchoń T.: Odporność korozyjna tytanu po procesach niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego w obszarze plazmy. „Ochrona przed Korozją" 2013, nr 5, s. 217.
• [10] Ossowski M., Tarnowski M., Borowski T., Brojanowska A., Wierzchoń T.: Azotowanie z aktywnym ekranem jako alternatywa dla azotowania jarzeniowego tytanu i jego stopów w aspekcie zwiększenia ich właściwości użytkowych. „Inżynieria Materiałowa" 2012, nr 4, 236.
• [11] Brojanowska A., Ossowski M., Borowski T., Kamiński J., Wierzchoń T.: Odporność korozyjna w roztworach Ringera i Hanka warstw tlenoazotowanych wytworzonych na stopie Ti6AI4V w procesie niskotemperaturowego tlenoazotowania jarzeniowego. „Inżynieria Materiałowa" 2009, nr 5, s. 388,
• [12] Ossowski M., Brojanowska A., Major R., Morgiel J., Wierzchoń T.: Struktura i właściwości warstw tlenoazotowanych na stopie tytanu Ti6AI4V wytworzonych w warunkach wyładowania jarzeniowego. „Inżynieria Materiałowa" 2008, nr 6, s. 917.
• [13] Sobiecki J.R., Ossowski M., Brojanowska A., Rajchel B., Wierzchoń T.: Wear and corrosion resistance of diffusive layers produced on titanium alloy by glow-discharge surface treatment. Proceedings of the 17th Congress of International Federation of Heat Treat¬ment and Surface Engineering, Kobe Japan, 27-30 October2008, 197.
• [14] Brojanowska A., Kowalczyk K., Sadłowska D., Sobiecki J.R.: Corrosion properties of anodically oxidised and alkaline treated titanium nitride. „Solid State Phenomena" 2015, 227, 467.
• [15] Kowalczyk K., Brojanowska A., Sobiecki J.R: Corrosion Properties of Oxide Layers Produced on Titanium Nitride by Means of Plasma Electrolytic Oxidation of Various Duration. „Solid State Phenomena" 2015, 227, 475.
• [16] Sobiecki J.R., Brojanowska A., Kowalczyk K.: Corrosion properties of plasma oxidized titanium nitride for biomedical applications. „Solid State Phenomena" 2015,227,471.
• [17] Brojanowska A., Tarnowski M., Rutkowski P., Wierzchoń T.: Wpływ temperatury procesu azotowania jarzeniowego na odporność korozyjną warstw azotowanych wytworzonych na tytanie Grade 2 i stopie tytanu Ti6AI7Nb. „Inżynieria Materiałowa" 2013, nr 6, 647.
• [18] Gębarowski W., Pietrzak S.: Plazmowe utlenianie elektrolityczne aluminium. Zarys technologii procesu. „Rudy i Metale Nieżelazne" 2012, nr 4, s. 237.

Uwagi

PL

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