Evaluation of Corrosion Resistance of Nanotubular Oxide Layers on the Ti13Zr13Nb Alloy in Physiological Saline Solution

• Autorzy: Smołka A. , Dercz G. , Rodak K. , Łosiewicz B.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0432

Warianty tytułu

PL

Ocena odporności korozyjnej nanotubularnych struktur tlenkowych na stopie Ti13Zr13Nb w środowisku płynów ustrojowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Evaluation of corrosion resistance of the self-organized nanotubular oxide layers on the Ti13Zr13Nb alloy, has been carried out in 0.9% NaCl solution at the temperature of 37ºC. Anodization process of the tested alloy was conducted in a solution of 1M (NH4)2SO4 with the addition of 1 wt.% NH4F. The self-organized nanotubular oxide layers were obtained at the voltage of 20 V for the anodization time of 120 min. Investigations of surface morphology by scanning transmission electron microscopy (STEM ) revealed that as a result of the anodization under proposed conditions, the single-walled nanotubes (SWNTs) can be formed of diameters that range from 10 to 32 nm. Corrosion resistance studies of the obtained nanotubular oxide layers and pure Ti13Zr13Nb alloy were carried out using open circuit potential, anodic polarization curves, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) methods. It was found that surface modification by electrochemical formation of the selforganized nanotubular oxide layers increases the corrosion resistance of the Ti13Zr13Nb alloy in comparison with pure alloy.

PL

Przeprowadzono badania oceny odporności korozyjnej nanotubularnych struktur tlenkowych na stopie Ti13Zr13Nb w środowisku płynów ustrojowych. Określono wpływ obecności nanotubularnych struktur tlenkowych na zmianę odporności korozyjnej stopu Ti13Zr13Nb. Proces anodowania elektrochemicznego prowadzono w roztworze 1M (NH4)2SO4 z 1 % dodatkiem NH4F. Samoorganizujące się warstwy nanorurek otrzymano przy napięciu 20 V i czasie anodowania 120 min. Badania morfologii powierzchni metodą skaningowej transmisyjnej mikroskopii elektronowej ujawniły, że w wyniku anodowania w zaproponowanych warunkach można otrzymać nanorurki o średnicy mieszczącej się w zakresie od 10 do 32 nm. Badania odporności korozyjnej nanotubularnych warstw tlenkowych oraz czystego stopu Ti13Zr13Nb przeprowadzono w 0,9 % roztworze soli fizjologicznej NaCl w temperaturze 37ºC z wykorzystaniem metody potencjału obwodu otwartego, krzywych polaryzacji anodowej oraz elektrochemicznej spektroskopii impedancji. Wykazano, iż modyfikacja powierzchni za pomocą formowania nanotubularnych struktur tlenkowych zwiększa odporność korozyjną stopu Ti13Zr13Nb w porównaniu do czystego stopu.

Słowa kluczowe

EN

anodization; corrosion resistance; self-organized nanotubes; Ti13Zr13Nb implant alloy

PL

anodowanie; odporność na korozję; nanotubularna struktura; stop Ti13Zr13Nb

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 4
• Strony: 2681--2686
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Smołka A.

• University of Silesia, Institute of Materials Science, Silesian Interdisciplinary Centre for Education and Research, 75 Pułku Piechoty 1A, 41-500 Chorzów, Poland

autor

Dercz G.

• University of Silesia, Institute of Materials Science, Silesian Interdisciplinary Centre for Education and Research, 75 Pułku Piechoty 1A, 41-500 Chorzów, Poland

autor

Rodak K.

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, 8 Krasińskiego Str., 40-019 Katowice, Poland

autor

Łosiewicz B.

• Silesian University of Technology, Faculty of Materials Engineering and Metallurgy, 8 Krasińskiego Str., 40-019 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] S. John Mary, S. Rajendran, Zastita Materijala 53, 109-113, (2012).
• [2] S. Grigorescu, C. Ungureanu, R. Kirchgeorg, P. Schmuki, I. Demetrescu, Appl. Surf. Sci. 270, 190-196, (2013).
• [3] S. Sobieszczyk, Adv. Mater. Sci. 9, 25-41, (2009).
• [4] A. W. Tan, B. Pingguan-Murphy, R. Ahmad, S.A. Akbar, Ceram. Int. 38, 4421-4435, (2012).
• [5] W. Yu, J. Qiu, R. Ahmad, L. Xu, Biomed. Mater. 4, 1-6, (2009).
• [6] V. S. Saji, H.C. Choe, Corros. Sc. 51, 1658-1663, (2009).
• [7] S. Minagar, C. Berndt, J. Wang, E. Ivanova, C. Wen, Acta Biomater. 8, 2875-2888, (2012).
• [8] ASTM G 102-89 (2004). Standard Practice for Calculation of Corrosion Rates and Related Information from Electrochemical Measurements.
• [9] User manual for frequency response analysis (FRA) for Windows version 4.9, Eco Chemie B.V., Kanaalweg, Utrecht, The Netherlands, 2001.
• [10] B. A. Boukamp, Solid State Ionics 20, 31-44, (1986).
• [11] B. A. Boukamp, Solid State Ionics 18-19, 136-140, (1986).
• [12] A. Lasia, Electrochemical impedance spectroscopy and its applications, in: Modern aspects of electrochemistry, Vol.32, (Eds: B.E. Conway, J. Bockris, and E.E. White), Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York, 1999.
• [13] A. Smołka, K. Rodak, G. Dercz, W. Simka, K. Dudek, B. Łosiewicz, Acta Phys. Pol., A 125, 4, 932-935 (2014).
• [14] Atlas of Eh-pH diagrams, Intercomparison of thermodynamic databases, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Naoto TAKE NO, 2005.
• [15] W-q. Yu, J. Qiu, F-q. Zhang, Colloids Surf. B 84, 400-405, (2011).
• [16] G. J. Brug, A.L.G. van den Eeden, M. Sluyters-Rehabach, J.H. Sluyters, J. Electroanal. Chem. 176, 275-295, (1984).
• [17] L. T. Duarte, S. R. Biaggio, R. C. Rocha-Filho, N. Bocchi, Corros. Sci. 72, 35-40, (2013).

Uwagi

PL

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