Wpływ stężenia jonów fluorkowych na wzrost orientowanych nanorurek tlenkowych na powierzchni stopu tytanowegoTi-6Al-7Nb

• Autorzy: Kaczmarek A. , Głazowska I. , Krasicka-Cydzik E.

Warianty tytułu

EN

Fluoride concentration effect on the anodic growth of self aligned oxide nanotube array on Ti-6Al-7Nb

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono formowanie nanorurek TiO2 na stopie Ti-6Al-7Nb w 1M H3PO4z dodatkiem niewielkich ilości jonów fluorkowych. Na jakość otrzymywanych przez anodowanie nanorurek wpływają parametry takie jak: potencjał, czas anodowania, stężenie jonów fluorkowych w roztworze, szybkość narastania potencjału, przy czym wartości dwóch ostatnich parametrów wydają się być kluczowymi i odpowiedzialnymi za morfologię oraz strukturę otrzymywanych warstw. W badaniach skoncentrowano uwagę na wpływie jonów fluorkowych na przebieg anodowania dwufazowego stopu implantowego (α+β) Ti-6Al-7Nb. Proces formowania polegał na polaryzacji próbek do 20 V z szybkością narastania potencjału 500 mV/s w 1M H3PO4z dodatkiem 0,2; 0,3; 0,4% wag. HF, oraz utrzymaniu próbki w tych warunkach przez 2h. W rezultacie otrzymano powierzchnię nanorurek o średnicach od 50 do 80 nm na fazie α oraz o grubszych ściankach na fazie β. Proces elektrochemicznego formowania obejmował dwa etapy: pierwszy potencjodynamiczny oraz drugi potencjostatyczny (20 V).Podczas ich trwania zarejestrowano różne charakterystyki prądowe dla opisywanych stężeń jonów fluorkowych. Z przeprowadzonych badań wynika jednoznaczna zależność pomiędzy najwyższą wartością prądu zarejestrowaną w etapie potencjodynamicznym a średnicą nanorurek otrzymywanych podczas anodowania przy udziale 0,3% wag. HF, fakt ten jest tłumaczony obecnością pierwiastków stopowych oraz transportem jonów w warstwie tlenkowej.

EN

The formation of nanotube oxide layers on Ti-6Al-7Nb alloy in H3PO4 acid solutions containing fluoride ions is presented. Among several parameters influencing the quality of nanotubes formed anodically such as potential, time of anodizing, fluoride ions concentration and scan rate of polarization, particularly the last two seem to be the most responsible for nanotubes structure and morphology. The effect of fluoride ions concentration on the morphology of nanotubes on the two phase (α+β) Ti-6Al-7Nb implant alloy has been evaluated in our work. The formation of nanotubes was performed by polarizing of the Ti-6Al-7Nb alloy samples in 1M H3PO4containing 0.2, 0.3 and 0.4 wt% HF to 20 V using scan rate 500 mV/s and then holding them at that potential for further 2h in the same electrolyte. Nanotubes of diameter ranging from 50 nmto 80 nm, with thicker walls over β-phase grains than over α-phase grains, were obtained. During the formation process, which includes two stages: the first potentiodynamic and the second potentiostatic (20 V),different electrochemical behaviour was observed in electrolytes of various fluoride concentration. The clear relationship between the highest currents and the biggest diameter of nanotubes for 0.3 wt% HF containing electrolyte observed during the first stage of anodizing is explained with regard to electrochemical characteristics of alloying elements and transport of electrolyte anions in oxide layers.

Słowa kluczowe

PL

jony fluorkowe; nanorurki; stopy tytanu

EN

fluoride; nanotubes; titanium alloys

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 13, no. 92
• Strony: 18--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., wykr., zdj.

Twórcy

autor

Kaczmarek A.

• Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Mechaniczny, ul. Licealna 9, 65-417 Zielona Góra

autor

Głazowska I.

• Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Mechaniczny, ul. Licealna 9, 65-417 Zielona Góra

autor

Krasicka-Cydzik E.

• Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Mechaniczny, ul. Licealna 9, 65-417 Zielona Góra

Bibliografia

• [1] J.E.G Gonzalez, J.C.Mirza-Rosca, J. Electroanal. Chem. 1999; 471, 109.
• [2] D.F. Williams, in Williams (Ed.) Biocompatibility of clinical implant materials, CRC Press, Boca Roton, FL, 1981, 45.
• [3] C. Fonseca, M.A. Barbosa, Corrosion Science 2001; 43, 547-559.
• [4] D. M. Brunette, P. Tengvall, M. Textor, P. Thomson, Titanium in medicine. Berlin, Germany: Springer; 2001.
• [5] P. Roy, D. Kim, I. Paramasivam, P. Schmuki, Electroch. Comun.; 2009, 11, 1001-1004.
• [6] D. Velten, E. Eisenbarth, N. Schanne, J. Breme, Journal of Materials Science: Materials in Medicine 2004, 15, 457-461.
• [7] H. Tsuchiya et al. Electrochemistry Comunications 2007; 9, 2397-2402.
• [8] B. Luo, H. Yang, S. Liu, W. Fu, P. Sun, M. Yuan, Y. Zhang, Z. Liu. Materials Letters 2008; 62, 4512-4515.
• [9] G. Zorn, A. Lesman, I. Gotman. Surface & Coatings Technology 2006; 210, 612-618.
• [10] J. M. Macak et al., Wiley InterScience 2005; OI:10.1002/jbm.a.30501.
• [11] J.M. Macak, H. Hildebrand, U. Marten-Jahns, P.Schmuki, J. Electroanal. Chem. 2008; 621, 254-266.
• [12] E. Krasicka-Cydzik, The formation of thin anodic layers on titanium and its implant alloys in phosphoric acid solutions, University of Zielona Gora Press, 2003, ISBN 83-89321-80-7.
• [13] M. Metikoš-Hukovič et al, Biomaterials 2003; 24, 3765-3775.
• [14] E. Krasicka-Cydzik, I. Glazowska, A. Kaczmarek, K. Bialas-Heltowski, Engineering of Biomaterials, 2008; 77-80, 46-48 and 48-51.
• [15] J. Halbritter, Applied Physics, 1987, A 43, 1-28.
• [16] I. Sieber, H. Hildebrand, A. Friedrich, P. Schmuki, Electrochem. Comm. 2005; 7, 97-100.
• [17] M.B. Freitas, L. Bulhoes, J. Appl. Electrochem, 1997; 27, 612-615.
• [18] K.E. Heusler, M. Schultze, Electrochemica Acta, 1975, 20, 237-244.
• [19] G.A. El-Mahdy, Thin Solid Films, 1997; 307, 141-147.
• [20] De-Sheng Kong, Langmuir 2008, 24, 5324-5331.
• [21] H. Tsuchiya, T. Akaki, J. Nakata, D. Terada, N. Tsuji, Y. Koizumi, Y. Minamino, P. Schmuki, S. Fujimoto, Electrochim. Acta, 2009, doi:10.1016/j.electacta.2009.02.038