Rola pasywacji anodowej jako czynnika modyfikującego własności korozyjne powierzchni stopu dentystycznego z grupy Co-Cr-W-Mo obrabianego metodą frezowania

• Autorzy: Rylska D. , Szynkowska M. I. , Sokołowski J. , Sokołowski G.

Warianty tytułu

EN

The anodic passivation process as a factor modifying the surface corrosion properties of profile-milled Co-Cr-W-Mo dental alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zachowanie tworzyw metalicznych stosowanych jako biomateriały zależy od wielu czynników, takich jak skład chemiczny, mikrostruktura, stabilność warstw tlenkowych na powierzchni, zastosowane technologie i parametry wytwarzania. Na podstawie wcześniejszych badań korozyjnych stwierdzono, iż gotowe elementy wykonane techniką frezowania ze stopów kobaltowo- chromowych wykazują większą odporność korozyjną w środowisku zawierającym jony chloru w porównaniu z elementami z tych stopów otrzymywanymi za pomocą odlewania. Odporność korozyjna w tych materiałach jest związana ze zdolnością do tworzenia na powierzchni materiału pasywnej warstwy ochronnej. Celem pracy było sprawdzenie, czy dla tak obrabianych materiałów można uzyskać dodatkowe zwiększenie odporności korozyjnej, stosując zabiegi pasywacji elektrochemicznej. W artykule przedstawiono porównawcze badania charakteryzujące odporność na korozję elektrochemiczną gotowych elementów wykonanych za pomocą frezowania z fabrycznie odlanego Starbondu CoS, stopu Co-Cr z dodatkiem wolframu i molibdenu po kilku wariantach modyfikacji powierzchni. Zastosowano procesy polaryzacji anodowej przy kilku wybranych potencjałach z zakresu stanu pasywnego wyznaczonego dla tego stopu. Wpływ tych zabiegów na jakość korozyjną stopu oceniono, mierząc charakterystyki Tafela – wyznaczono potencjał korozyjny, prąd korozyjny i opór polaryzacyjny. Wyznaczono charakterystyki potencjodynamiczne pozwalające także ocenić podatność na korozję wżerową. Na podstawie tych badań stwierdzono, iż potencjał pasywujący o wartości 10 mV pozwala uzyskać maksymalną poprawę właściwości antykorozyjnych tego materiału.

EN

Corrosion behaviour of metals and non-precious alloys used as biomaterials depends on many factors, like chemical composition, microstructure, parameters and technologies of manufacturing, stability of passive layers on their surfaces. As was stated in previous corrosion tests the elements obtained from Co-Cr alloys by method of surface-milling posses better corrosion resistance in Cl-ions’ rich environments in comparison to traditionally casted ones. The technical and biomedical use of alloys containing reactive metals in aggressive environments is possible due to the spontaneous formation of thin oxide layers which slow down corrosion reactions by several orders of magnitude. The presence of chromium addition in these alloys warranties the self-passivation. The protection provided by this surface layer is mainly determined by the stability of the passive film in the specific environment. Surface passivation is a promising technique for further improving the corrosion resistance as well as the biocompatibility of these kinds of alloys. In this work, we studied the effect of different anodic passivation processes on the corrosion resistance of profile-milled elements from Starbond CoS (Co-Cr-W-Mo dental alloy). Characterization techniques such as Tafels’ curves extrapolation and scanning electron microscopy were employed to evaluate the corrosion resistance. The anodic polarization tests were used to compare the resistance for pitting corrosion of electrochemically treated and untreated samples. Results show that not all of these surface treatments improve the corrosion resistance of the alloy satisfactorily. The highest improvement of anticorrosion parameters was achieved for passivation byt the 10 mV potential. The properties of surface oxide layer, closely connected to its thickness, seem to be the predominant factor to explain the improvement of corrosion resistance.

Słowa kluczowe

PL

stop dentystyczny Co-Cr; pasywacja elektrochemiczna; badania korozji elektrochemicznej; frezowanie

EN

dental Co-Cr alloys; electrochemical passivation; electrochemical corrosion tests; profile-milling technique

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 6
• Strony: 819--823
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rylska D.

• Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka

autor

Szynkowska M. I.

• Instytut Chemii Ogólnej i Ekologicznej, Politechnika Łódzka

autor

Sokołowski J.

• Zakład Stomatologii Ogólnej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi

autor

Sokołowski G.

• Zakład Protetyki Stomatologicznej Uniwersytet Medyczny w Łodzi

Bibliografia

• [1] Bauer S., Schmuki P., von der Mark K., Park J.: Engineering biocompatible implant surfaces. Part I: Materials and surfaces. Progress in Materials Science 58 (2013) 261÷326.
• [2] Schmalz G., Garhammer P.: Biological interactions of dental cast alloys with oral tissues. Dental Materials 18 (2002) 396÷406.
• [3] Singh R., Dahotre N.: Corrosion degradation and prevention by surface modification of biometallic materials. J. Mater. Sci. Mater. Med. 18 (2007) 725÷751.
• [4] Rylska D., Szynkowska M., Sokołowski G., Sokołowski J.: Porównanie wybranych własności powierzchni elementów odlewanych ze stopu dentystycznego Wirobond C oraz wykonanych metodą frezowania ze stopu Zenotec TM NP. Inżynieria Materiałowa 4 (176) (2010) 1190÷1192.
• [5] Habazaki H., Uozumi M., Konno H., Shimizu K., Nagata S., Asami K., Skeldon P., Thompson G. E.: Influence of molybdenum species on growth of anodic titania. Electrochim. Acta 47 (2002) 3837.
• [6] Krasicka-Cydzik E.: Tailoring of anodic surface layer properties on titanium and its implant alloys for biomedical purposes. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 43 (1) (2010) 424÷431.
• [7] García-Rubio M., Ocón P., Curioni M., Thompson G. E., Skeldon P., Lavía A.: Degradation of the corrosion resistance of anodic oxide films through immersion in the anodising electrolyte. Corrosion Science 52 (2010) 2219÷2227.
• [8] Edwards J.: Coating and surface treatment systems for metals. Finishing Publications Ltd. and ASM International. (1997) 34÷38.
• [9] Biason Gomes M. A., Onofre S., Juanto S., de S. Bulhões L. O.: Anodization of niobium in sulphuric acid media. Journal of Applied Electrochemistry 21 (11) (1991) 1023÷1026.
• [10] Hanawa T., Hiromoto S., Asami K.: Characterization of the surface oxide film of a Co-Cr-Mo alloy after being located in quasi-biological environments using XPS. Applied Surface Science 183 (2001) 68÷75.
• [11] Codaro E. N., Melnikov P., Ramires I., Guastaldi A. C.: Corrosion behaviour of a cobalt-chromium-molybdenum alloy. Russian Journal of Electrochemistry 36 (2000) 1117÷1121.
• [12] Moore R. L., Grobe G. L., Gardella J. A.: Auger and X-ray photoelectron study of surface heterogeneity in ASTM F-75 alloy prepared for biomedical implantation. J. Vac. Sci. Technol. A9 (3) (1991) 1323.
• [13] Sugimoto K.: Simulation analysis of electrochemical nature of real passive films with artificial passivation films. Corrosion Science 49 (2007) 63÷71.
• [14] Park J.-J., Pyun S.-I., Seung-Bok L.: Growth kinetics of passivating oxide film of Inconel alloy 600 in 0.1 M Na2SO4 solution at 25÷300°C using the abrading electrode technique and ac impedance spectroscopy. Electrochimica Acta 49 (2004) 281÷292.
• [15] Li Y.-S., Wang K., He P., Huang B. X., Kovacs P.: Surface-enhanced spectroelectrochemical Raman studies of corrosion films on implant Co-Cr-Mo alloy in biosimulating solutions. Journal Of Raman Spectroscopy 30 (1999) 97÷103.
• [16] Milosev I., Strehblow H.-H.: The composition of the surface passive film formed on CoCrMo alloy in simulated physiological solution. ElectrochimicaActa 48 (2003) 2767÷2774.
• [17] Human A. M., Roebuck B., Exner H. E.: Electrochemical polarization and corrosion behaviour of Co and Co(W, C) alloys in 1 M suphuric acid. Materials Science and Engineering A241 (1998) 202÷210.
• [18] Sokołowski G., Rylska D., Sokołowski J., Szynkowska M.: Wpływ warunków wytwarzania na budowę i właściwości korozyjne stopu stomatologicznego Co-Cr-Mo-W Starbond CoS. Inżynieria Materiałowa 6 (2013) 885÷889.