Microstructure and corrosion resistance of Ti oxidized at high potentials

• Autorzy: Jakubowicz J. , Koper J. K.

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura i odporność korozyjna Ti utlenionego w wysokich potencjałach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work high-potentials anodic oxidation of titanium was studied. The treatment can be applied for modification of Ti-based hard tissue implants. The potential in the range of 120÷180 V was applied for 30 min. Samples were immersed in 1 M H3PO4 electrolyte consisting 0.2+2% HF addition. The treatment results in significant surface morphology changes. The roughness, porosity and corrosion resistance increases, which is related with TiO2 formation. At high-potentials, the oxidation process follows under sparking conditions. Taking into account structure, morphology and corrosion resistance, the most promising in hard tissue implant applications, was anodic oxidation at 180 V in 1 M H3PO4 + 0.2% HF and 1 M H3PO4 + 1% HF electrolytes.

PL

W pracy przedstawiono zagadnienie wysokopotencjałowego utleniania anodowego tytanu. Obróbka ta może być stosowana do modyfikacji powierzchni tytanowych implantów tkanek kostnych. Próbki zanurzano w elektrolicie 1 M H3PO4 z dodatkiem 0,2÷2% HF, przykładając potencjał 120÷180 V przez 30 minut. W wyniku obróbki stwierdzono istotne zmiany morfologii powierzchni próbek. Zwiększa się chropowatość, porowatość i odporność na korozję, co jest związane z pojawieniem się tlenków TiO2. W wysokich potencjałach proces utleniania przebiega w warunkach iskrzenia. Biorąc pod uwagę strukturę, morfologię i odporność na korozję, najbardziej obiecujące w zastosowaniach implantologicznych tkanek kostnych są warunki utleniania anodowego w potencjale 180 V w elektrolitach 1 M H3PO4 + 0,2% HF oraz 1 M H3PO4 + 1%HF.

Słowa kluczowe

EN

anodic oxidation; Ti implants; surface modification

PL

utlenianie anodowe; implanty tytanowe; modyfikacja powierzchni

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 273--276
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jakubowicz J.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

autor

Koper J. K.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Pohler O. E. M.: Unalloyed titanium for implants in bone surgery. Injury. Int. J. Care Injured 31 (2000) S-D7.
• [2] Kuroda D., Niinomi M., Morinaga M., Kato Y.: Toshiaki Yashiro Design and mechanical properties of new ß type titanium alloys for implant materials. Mat. Sci. Eng. A243 (1998) 244.
• [3] Jurczyk K., Jurczyk M. U., Niespodziana K., Jakubowicz J., Jurczyk M.: Titanium-10 wt % 45 S5 Bioglass nanocomposite for biomedical applications. Mat. Chem. Phys. 131 (2011) 540.
• [4] Macak J. M., Sirotna K., Schmuki P.: Self-organized porous titanium oxide prepared in Na2SO4/NaF electrolytes. Electrochim. Acta 50 (2005) 3679.
• [5] Muñoz A. G.: Semiconducting properties of self-organized TiO2 nanotubes. Electrochim. Acta 52 (2007) 4167.
• [6] Tsuchiya H., Macak J. M., Taveira L., Balaur E., Ghicov A., Sirotna K., Shmuki P.: Self-organized TiO2 nanotubes prepared in ammonium fluoride containing acetic acid electrolytes. Electrochem. Commun. 7 (2005) 576.
• [7] Beranek R., Hildebrand H., Schmuki P.: Self-organized porous titanium oxide prepared in H2SO4/HF electrolytes. Electrochem. Solid-State Lett. 6 (2003) B12.
• [8] Indira K., Ningshen S., Kamachi Mudali U., Rajendran N.: Effect of anodization parameters on the structural morphology of titanium in fluoride containing electrolytes. Mat. Charact. 71 (2012) 58.
• [9] Bauer S., Kleber S., Schmuki P.: TiO2 nanotubes: Tailoring the geometry in H3PO4/HF electrolytes. Electrochem. Commun. 8 (2006) 1321.
• [10] Kim H. M., Miyaji F., Kokubo T., Nakamura T.: Preparation of bioactive Ti and its alloys via simple chemical surface treatment. J. Biomed. Mater. Res. 32 (1996) 409.
• [11] Kumar S., Sankara Narayanan T. S. N., Ganesh Sundara Raman S., Seshadri S. K.: Surface modification of CP-Ti to improve the fretting-corrosion resistance: Thennal oxidation vs. anodizing. Mat. Sci. Eng. C 30 (2010) 921.
• [12] Jakubowicz J.: Fonnation of porous TiOX biomaterials in H3PO4 electrolytes. Electrochem. Commun. 10 (2008) 735.
• [13] Cui X., Kim H.-M., Kawashita M., Wang L., Xiong T., Kokubo T., Nakamura T.: Preparation of bioactive titania films on titanium metal via anodic oxidation. Dental Mat. 25 (2009) 80.
• [14] Shin Y.-K., Chae W.-S., Song Y.-W., Sung Y.-M.: Fonnation of titania photocatalyst films by microarc oxidation of Ti and Ti-6Al-4V alloys. Electrochem. Commun. 8 (2006) 465.
• [15] Yang B., Uchida M., Kim H.-M., Zhang X., Kokubo T.: Preparation of bioactive metal via anodic oxidation treatment. Biomaterials, 25 (2004) 1003.
• [16] Xie Y. B., Li X. Z.: Preparation and characterization of TiO2/Ti film electrodes by anodization at low voltage for photoelectrocatalytic application. J. Appl. Electrochem. 36 (2006) 663.
• [17] Yu X., Li Y., Wlodarski W., Kandasamy S., Kalantar-Zadeh K.: Fabrication of nanostructured TiO2 by anodization: a comparison between electrolytes and substrates. Sens. Actuators B 130 (2008) 25.
• [18] Kim S. E., Lim J. H., Lee S. Ch., Nam S.-Ch., Kang H.-G., Choi J.: Anodically nanostructured titanium oxides for implant applications. Electrochim. Acta 53 (2008) 4846.
• [19] Fujibayashi S., Neo M., Kim H. M., Kokubo T., Nakamura T.: Osteoinduction of porous bioactive titanium metal. Biomaterials 25 (2004) 443.
• [20] Granja P. L., Pouysegu L., Deffieux D., Daude G., De Jeso B., Labrugere C., Baquey C., Barbosa M. A.: Cellulose phosphates as biomaterials. Surface chemical modification of regenerated cellulose hydrogels. J. Appl. Polym. Sci. 82 (2001) 3354.
• [21] Zhang Q. Y., Leng Y., Xin R. L.: A comparative study of electrochemical deposition and biomimetic deposition of calcium phosphate on porous titanium. Biomaterials 26 (2005) 2857.