Auger/AES surface film measurements on AISI 316L biomaterial after magnetoelectropolishing

• Autorzy: Hryniewicz T. , Rokosz K. , Micheli V.

Warianty tytułu

PL

Analiza Augera/AES warstwy wierzchniej stali AISI 316L jako biomateriału po magneto-elektropolerowaniu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Auger Electron Spectroscopy (AES) was used to study the elemental composition of surface film formed on AISI 316L biomaterial after its magnetoelectropolishing (MEP) under varied conditions of the magnetic field intensity and the process current density applied. The results of the analyses are compared with those obtained on the samples after a conventional electropolishing (EP) under two different current densities. Changes in general elements' contents of the steel surface film, concerning Fe, O, Cr, and Ni, after EP and MEP processes, have been analyzed. The studies allowed to find out MEP parameters at which the important components/elements of the surface film reach maximum (Cr) and/or minimum (Ni) values. It appears the AES results, mainly with higher amounts of Cr and lower Ni, obtained on 316L biomaterial samples after MEP under selected parameters, are more advantageous than the ones after EP. That way the AES measurements results allowed to indicate the MEP process to be more advantageous for AISI 316L biomaterial treatment.

PL

Spektroskopia elektronów Augera (AES) posłużyła do zbadania składu warstwy wierzchniej (WW) stali AISI 316L jako biomateriału, po magnetoelektropolerowaniu (MEP) przy różnych warunkach natężenia pola magnetycznego i gęstości prądu. Wyniki analiz porównano z wynikami AES uzyskanymi na próbkach stali po konwencjonalnym elektropolerowaniu (EP) przy dwu gęstościach prądu. Analizie poddano zmiany składu chemicznego WW stali, głównie Fe, O, Cr, i Ni, po EP i MEP. Badania pozwoliły na określenie maksymalnych wartości Cr i minimalnych wartości Ni po EP i MEP przy wybranych parametrach. Wyniki pomiarów AES pozwoliły na określenie warunków MEP, przy których skład WW jest najbardziej korzystny, ze względu na wzrost zawartości Cr i zmniejszenie Ni. Wykazano, że proces MEP znacznie korzystniej niż EP wpływa na uzyskanie oczekiwanego stanu WW stali 316L jako biomateriału.

Słowa kluczowe

EN

Auger electron spectroscopy; AES; magnetoelectropolishing (MEP); surface film analysis

PL

spektroskopia elektronów Augera; AES; magnetoelektropolerowanie (MEP); analiza warstwy wierzchniej

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 57, nr 6
• Strony: 609--614
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Hryniewicz T.

autor

Rokosz K.

autor

Micheli V.

• Koszalin University of Technology, Racławicka 15-17, PL 75-620 Koszalin, Poland,

Bibliografia

• [1] Metals Handbook, 10th Edition, Vol. 1. Properties and Selection. Irons, Steels and High-Performance Alloys, ASM International, Materials Park, OH 44073, 1990.
• [2] Sedriks J. A.: Corrosion of Stainless Steels. 2nd ed., Wiley, New York, 1996.
• [3] Uhlig H. H.: Korozja i jej zapobiegnie. WNT, Warszawa 1976; Uhlig H. H., Corrosion and corrosion control, John Willey & Sons Inc., New York/London/Sydney/Toronto, 2nd ed., 1971.
• [4] Revie R. W.: Uhlig’s corrosion handbook. John Willey & Sons Inc., USA/ Canada, 2000.
• [5] Dettner P.: Electrolytic and Chemical Polishing of Metals. Copyright 1987, Ordentlich Publishers Second Printing, May 1988, Express-SDAR Ltd., Needar Press, Tel Aviv, 340 pages.
• [6] Rokicki R.: Apparatus and method for enhancing electropolishing utilizing magnetic fields. US Patent 7632390, 2009, http:// www.patengenius.com/patent/7632390.html
• [7] Hryniewicz T., Rokicki R., Rokosz K.: Magnetoelectropolishing Process Improves Characteristics of Finished Metal Surfaces. Metal Finishing, 104 (12) (2006), 26-33.
• [8] Hryniewicz T., Rokicki R., Rokosz K.: Magnetoelectropolishing for metal surface modification. Transactions of the Institute of Metal Finishing, 85 (6) (2007), 325-332.
• [9] Hryniewicz T., Rokicki R., Rokosz K.: Surface characterization of AISI 316L biomaterials obtained by electropolishing in a magnetic field. Surface & Coatings Technology, 202 (9) (2008), 1668-1673.
• [10] Okamoto G., Shibata T.: Passivity and the breakdown of passivity of stainless steel. In: R. P. Frankenthal, J. Kruger, (Eds.). Proceedings of Passivity of Metals. New Jersey, Princetown: The Electrochemical Society, Inc.; 1978, pp. 646-677.
• [11] Khatak H. S., Raj B. (Eds.): Corrosion of austenitic stainless steel: Mechanism, mitigation and monitoring, Indira Gandhi Centre for Atomic Research, India, 2002 (400 pages).
• [12] Hryniewicz T.: On the surface treatment of metallic biomaterials (in Polish), ed. Politechnika Koszalinska, 2007, (155 pages).
• [13] Hryniewicz T.: Niektóre aspekty spektroskopii Augera w badaniach metali po elektropolerowaniu. Zesz. Nauk. WM, WSI Koszalin, 1988.
• [14] Hryniewicz T., Rokosz K., Rokicki R.: Electrochemical and XPS Studies of AISI 316L Stainless Steel after Electropolishing in a Magnetic Field. Corrosion Science, 50 (9) (2008), 2676-2681.
• [15] Hryniewicz T., Rokosz K., Filippi M.: Biomaterial Studies on AISI 316L Stainless Steel after Magnetoelectropolishing. Materials, 2 (1) (2009) 129-145.
• [16] Hryniewicz T., Rokicki R., Rokosz K.: Corrosion Characteristics of Medical Grade AISI 316L Stainless Steel Surface after Electropolishing in a Magnetic Field. CORROSION (The Journal of Science and Engineering), Corrosion Science Section, 64 (8) (2008) 660-665.
• [17] Micheli V.: Analytical Report prep. for Prof. Tadeusz Hryniewicz on “Comparative Auger Studies of 316L Stainless Steel”, FBK-irst Plasma and Advanced Materials, Trento, Italy, 2010.
• [18] Rokicki R., Hryniewicz T., Rokosz K.: Modifying Metallic Implants with Magnetoelectropolishing. Medical Device & Diagnostic Industry, invited paper, 30 (1) (2008) 102-111.
• [19] Hryniewicz T.: Concept of microsmoothing in the electropolishing process. Surface & Coatings Technology, 64 (2) (1994), 75-80.
• [20] Hryniewicz T., Muller R. H., and Tobias C. W.: A Study of Electropolishing of Ferrous Alloys Using Rotating Disk Electrodes. Work prep. for the US Dept. of Energy under Contract no W-7405 ENG-48, Materials And Molecular Research Division, Lawrence Berkeley Laboratory, University of California , Berkeley CA, June 1981, (LBL-12879 and UC-25), (122 pages).
• [21] Hryniewicz T., Rokosz K.: Investigation of selected surface properties of AISI 316L SS after magnetoelectropolishing. Materials Chemistry and Physics, 123 (2010) 47-55 doi:10.1016/j.matchemphys.2010.03.060 http://dx.doi.org/10.1016/j.matchemphys.2010.03.060
• [22] Hryniewicz T., Rokosz K.: Analysis of XPS results of AISI 316L SS electropolished and magnetoelectropolished at varying conditions. Surface and Coatings Technology, 204 (2010), 2583-2592, http://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2010.02.005