Warstwy tlenkowe na tytanie otrzymane metodą anodowania w kwasie siarkowym

• Autorzy: Wilk Michał , Klimek Leszek

Warianty tytułu

EN

Oxide layers on titanium obtained by anodization in sulphuric acid

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Komercyjnie czysty tytan stanowi jeden z czołowych materiałów biointegrujący się z tkankami przyzębia, co wykorzystuje się na co dzień w protetyce stomatologicznej. Wysoka reaktywność z tlenem, niska rozszerzalność termiczna tytanu i zjawisko pasywacji utrudniają obróbkę tytanu, a w szczególności połączenie z materiałami licującymi, jak ceramika stomatologiczna. Analizując obecne w piśmiennictwie doniesienia, opisujące zarówno pozytywny, jak i negatywny wpływ warstwy tlenkowej na połączenie tytan–ceramika, podjęto próbę elektrochemicznego wytworzenia powłok pasywnych z kąpieli zawierającej H2SO4 na komercyjnie czystym tytanie, mogącym stanowić podbudowę koron i mostów protetycznych. Materiały i metody. Tytanowe walce Grade 2 (śr. 20 mm i wys. 5 mm) szlifowano i wypolerowano. Skład stopu określono metodą rentgenowskiej analizy fluorescencyjnej. Próbki podzielono na 3 grupy i poddano oksydacji anodowej w 1M kwasie siarkowym przy stałych napięciach: 120V, 160V, 200V, t=1min. Warstwy tlenkowe poddano badaniu dyfrakcji rentgenowskiej, analizie składu chemicznego oraz obserwacji SEM. Wyniki. Otrzymano warstwy grubości 1 μm do 7,1 μm. W warstwie anodowanej, oprócz tlenku tytanu, występują domieszki siarki. Tezy. Wybór napięcia anodowania wpływa na grubość otrzymanych warstw, co determinuje możliwość praktycznego zastosowania. Warstwy ponad 1 μm mogą ulegać łuszczeniu i pękaniu. Co więcej, zbyt cienkie powłoki wykazują ubytki i nie pokrywają całej powierzchni metalu. Wnioski. Zwiększenie napięcie reakcji nie tylko wpływa na pogrubienie warstwy, ale również na porowatość. Możliwość kontrolowania średnicy porowatości przyłożonym napięciem anodowania może zapewnić poprawę mikroretencji ceramiki stomatologicznej. Biorąc pod uwagę grubość wytworzonych warstw, największe zalety prak-tyczne wydają się mieć powłoki wytworzone pod napięciem 120V.

EN

Commercially pure titanium is the leading biointegrating material, which is used in everyday dental prosthetics. High reactivity with oxygen, low thermal expansion and passivation impede titanium processing, especially bonding with veneering materials like dental ceramics. After analyzing the literature with view to positive and negative impact of titanium oxide layer on boning strength between titanium and dental ceramics, an attempt was made to fabricate the anodic layers by means of electrochemical oxidation in 1M sulphuric acid on CP-Ti which will subsequently be used as a framework of PFM dental prosthesis. Materials and methods. Grade 2 Titanium cylinders (20 mm diameter, 5 mm high) were grinded and polished. Chemical composition was determined by X-ray fluorescent analysis. Samples were divided into 3 groups and oxidized in 1M sulphuric acid in DC voltage: 120V, 160V, 200V, t=1min. Oxide layers undergone X-ray diffraction examina-tion, chemical composition analysis and SEM observations. Results. Layers of 1 μm to 7,1μm were obtained. Layers is composed not only of titanium oxide but also contains sulphur. Thesis: Selection of anodizing voltage affects layer thickness thus determinates its practical application. Layers over 1μm thick may crack and flake off, furthermore, too thin layers show surface loss and do not cover the entire surface of titanium. Findings: Increased voltage not only results in layer thickening but also affects porosity. Pore size control may contribute to enhanced porcelain microretention. Considering layers thickness and practical application, 120V layers seem to have the most advantages.

Słowa kluczowe

PL

tytan; ceramika stomatologiczna; anodowanie; pasywacja

EN

titanium; dental ceramics; anodization; passivation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 30, nr 2
• Strony: 135--144
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wilk Michał

• Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Wydział Lekarski, ul. Tadeusza Kościuszki 4, 90-419 Łódź, Poland

autor

Klimek Leszek

• Uniwersytet Medyczny w Łodzi, Wydział Lekarski, ul. Tadeusza Kościuszki 4, 90-419 Łódź, Poland

Bibliografia

• [1] Adamus. J. 2012. „Perspektywy zastosowania tytanu w nowoczesnych konstrukcjach budowlanych”. Inżynieria Materiałowa XXXIII (4): 319–323.
• [2] Antanasova M., P. Jevnikar. 2016. “Bonding of Dental Ceramics to Titanium: Processing and Conditioning Aspects”. Current Oral Health Reports 3(3): 234–243.
• [3] Vergara L., M.C. Passeggi, J. Ferrón. 2002. “The role of passivation in titanium oxidation: thin film and temperature effects”. Applied Surface Science 187 (3–4): 199–206.
• [4] Haag P., K. Nilner. 2010. “Bonding between titanium and dental porcelain: a systematic review”. Acta Odontol Scand 68 (3): 154–164.
• [5] Atsü S., S. Berksun. 2000. “Bond strength of three porcelains to two forms of titanium using two firing atmospheres”. The Journal of Prosthetic Dentistry 84 (5): 567–574.
• [6] Krasicka-Cydzik E. 2014. “Warstwy anodowe na stopach tytanu do różnorodnych zastosowań”. Obróbka Plastyczna Metali XXV (2): 147–156.
• [7] Capek D., M.-P. Gigandet, M. Masmoudi, M. Wery, O. Banakh,. 2008. “Long-time anodisation of titanium in sulphuric acid”. Surface & Coatings Technology 202: 1379–1384.
• [8] Dong H., T. Bell. 2000. “Enhanced wear resistance of titanium surfaces by a new thermal oxidation treatment”. Wear 238 (2): 131–137.
• [9] Przondziono J., M. Tkocz, M. Wojciechowski, W. Walke, J. Mendala. 2016. „Korozja elektrotechniczna drutów stosowanych w chirurgii twarzowo-szczękowej”. Obróbka Plastyczna Metali XXVII (3): 211–222. [10] Lazar D.R., C.A. Menezes, V. Ussui, A.H.A. Bressiani, J.O.A. Paschoal. 2002. “The influence of sulphur on the processing of zirconia based ceramics”. Journal of the European Ceramic Society 22 (16): 2813–2820.
• [11] Aboushelib M.N., W.A. Elmahy, M.H. Ghazy. 2012. “Internal adaptation, marginal accuracy and microleakage of a pressable versus a machinable ceramic laminate veneers”. Journal of Dentistry 40 (8): 670–677.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).