Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nanotubular oxide layers and hydroxyapatite coatings on porous titanium alloy Ti13Nb13Zr

Supernak-Marczewska M., Ossowska A., Strąkowska P., Zieliński A.

Advances in Materials Science

|

2018

|

Vol. 18, nr 4(58)

17--23

EN

The surface condition of an implant has a significant impact on response occurring at the implant-biosystem border. The knowledge of physical-chemical and biological processes allows for targeted modification of biomaterials to induce a specified response of a tissue. The present research was aimed at development of technology composing of obtaining the nanotube oxide layers on a porous titanium alloy Ti13Nb13Zr, followed by the deposition of phosphate coating. The porous substrate (porosity about 50%) was prepared by a selective laser melting of the Ti13Nb13Zr powder with the SLM Realizer 100 equipment. The nanotubular oxide layers were fabricated by electrochemical oxidation in H3PO4 + 0.3% HF mixture for 30 min. at a constant voltage of 20V. The calcium phosphate coatings were formed by the electrochemically assisted deposition (ECAD). The presence of nanotubular oxide layers with their internal diameters ranging from 30 to 100 nm was observed by SEM (JEOL JSM-7600F). The nanotubes have dimensions that facilitated the deposition of hydroxyapatite.

2

Hydrogen degradation of pre-oxidized zirconium alloys

Szoka A., Gajowiec G., Zieliński A., Serbiński W., Olive J. M., Ossowska A.

Advances in Materials Science

|

2017

|

Vol. 17, nr 1(51)

5--21

EN

The presence of the oxide layers on Zr alloys may retard or enhance the hydrogen entry and material degradation, depending on the layer features. This research has been aimed to determine the effects of pre-oxidation of the Zircaloy-2 alloy at a different temperature on hydrogen degradation. The specimens were oxidised in laboratory air at 350°C, 700°C, and 900°C. After, some samples were tensed at 10-5 strain rate and simultaneously charged with hydrogen under constant direct voltage in 1 N sulfuric acid at room temperature. Other specimens were charged without any tension, then annealed at 400°C for 4 h and finally tensed at above strain rate. The SEM examinations were performed on the cross-sections and fracture faces of specimens. The obtained results demonstrate the effects of the oxide layer on the cathodic current and hydrogen entry, mechanical properties and the appearance of hydrides and fracture behaviour.

3

Electrochemical preparation and corrosion resistance of duplex thin films on titanium alloy

Ossowska A.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 138 spec. iss.

33

4

Wpływ wybranych czynników technologicznych na miękkość bibułek tissue

Olejnik K., Bogucka M., Ossowska A.

Przegląd Papierniczy

|

2014

|

R. 70, nr 10

629--633

PL

Miękkość bibułek tissue jest jedną z najistotniejszych właściwości użytkowych decydujących o atrakcyjności produktu. Jest to jednocześnie właściwość w dużym stopniu subiektywna a zatem bardzo trudna do oceny ilościowej. Niniejsza praca przedstawia wyniki badań wykonanych na aparacie TSA (Tissue Softness Analyzer) oferowanym przez firmę EMTEC. Do badań wykorzystano bibułki tissue wytwarzane przez dwie papiernie w Polsce. Parametrami zmiennymi były: czas pracy skrobaków, skład masy włóknistej, współczynnik wyprzedzenia sita oraz natężenie przepływu tzw. coatingu. Parametr HF (Hand Feeling) był podstawowym wskaźnikiem, analizowanym w czasie badań. Uzyskane wyniki wskazują na istotne znaczenie badanych czynników technologicznych na miękkość bibułek tissue.

EN

Softness of tissue papers is one of the most important properties which determines the attractiveness of the product. This property is also extremely subjective thus very hard to measure quantitatively. This article shows results of experiments carried out using Tissue Softness Analyser produced by EMTEC company. Various tissue papers from two different paper mills were used in the experiments. The following process parameters and their impact on tissue softness were investigated: pulp composition, operation time of creping doctor blade, jet-to-wire ratio and coating flow rate. HF (Hand Feeling) factor was mostly taken into account as a numeral representation of the softness. Obtained results show that all investigated parameters had the significant influence on tissue softness.

5

Environmental degradation of ti alloys in artificial saliva and a role of fluorides

Zieliński A., Świeczko-Żurek B., Ossowska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

225--230

EN

The paper proposes a physical-chemical model, which shows the contribution of fluoride ions in degradation of Ti alloys, by enhancing localized corrosion, facilitating hydrogen entry and promoting hydriderelated embrittlement. The first results were obtained for the Ti6Al4V alloy by electrochemical tests. The tests were carried out in artificial saliva according to the ISO 10271, composed of (in wt. pct.): 0.4 NaCl, 0.4 KCl, 0.795 CaCl2, 0.78 NaH2PO4, 0.005 Na2S and 1% of urea. The solutions were adjusted to pH 7, 5 and 3 with hydrochloric acid. The potentiodynamic tests were made from cathodic and then into anodic direction, at 10 mV/min voltage change rate. Potential-current curves were used to estimate the corrosion potential and current, and passivation potential and current. Weak effect of pH was observed (Fig. 1, 2 and Tab. 1). The slow strain rate tests were performed on two-phase (α +β )Ti13Zr13Nb alloy at 10–5 s–1 strain rate. The tests were made either in laboratory air or in artificial saliva solution, with or without 0.1 mass pct. of HF, at open circuit potential or at cathodic polarisation of current density 100 A/m2. The another artificial saliva solution was prepared of (in g/dm3): 1.2 NaCl, 1.2 KCl, 6.015 Na2S, 4.14 Na2HPO4, 2.04 CaCl2, urea 3.0 CO(NH2)2, lactic acid 29.1. The results demonstrated the decrease in strength and plasticity at cathodic polarisation, deeper in the presence of fluorides (Tab. 2). The SEM examinations showed that in the presence of either fluorides or cathodic polarisation, ductile cracking occured accompanied by initiation and propagation of brittle transcrystalline main crack with a few other secondary cracks (Figs. 3÷8). The electrochemical oxidation was made on the Ti13Zr13Nb alloy in orthophosphoric acid (1 M H3PO4) with an addition of 0.5% of HF. The constant voltage 20 V and oxidation time 1 h were applied. The appearance of nanotubular oxide layer was observed (Fig. 9, 10), which is an evidence of localized corrosion attributed to fluoride ions. The obtained results of slow strain rate tests of the Ti alloy, and the appearance and intensity of brittleness, can be explained in terms of environment-related hydrogen cracking. The model of hydrogen degradation involves the following mechanisms: (i) hydrogen evolution at interface liquid-metal, (ii) hydrogen entry into metal, (iii) hydrogen diffusion into some regions of the highest tensile stresses, (iv) hydrogenenhanced crack initiation and propagation, presumably by hydride formation and decomposition.

PL

Publikacja proponuje model fizykochemiczny ukazujący wkład jonów fluorkowych do procesu degradacji stopów tytanu przez zapoczątkowanie korozji lokalnej, ułatwianie wejścia wodoru i pojawienie się kruchości wodorowej. Pierwsze wyniki zostały otrzymane dla stopu Ti6Al4V za pomocą technik elektrochemicznych. Badania wykonano w sztucznej ślinie o składzie wg ISO 10271 (% mas.): 0,4 NaCl, 0,4 KCl, 0,795 CaCl2, 0,78 NaH2PO4, 0,005 Na2S i 1% mocznika. Badano roztwory o wartościach pH 7, 5 lub 3, uzyskanych przez dodatek kwasu HCl. Krzywe potencjodynamiczne mierzono najpierw w katodowym, a następnie w anodowym kierunku, przy szybkości zmiany potencjału 10 mV/min; zależności potencjał- prąd posłużyły do określenia potencjału i prądu korozji oraz potencjału i prądu pasywacji. Obserwowano słaby wpływ pH (rys. 1, 2 i tab. 1). Badania przy stałym wolnym rozciąganiu wykonano na dwufazowym (α +β ) stopie Ti13Zr13Nb przy szybkości odkształcania 10–5 s–1. Jako środowisko zastosowano powietrze laboratoryjne i sztuczną ślinę, bez lub z dodatkiem 0,1% mas. HF, w warunkach obwodu otwartego lub przy polaryzacji katodowej o gęstości prądu 100 A/m2. Sztuczna ślina w tym przypadku miała skład (w g/dm3): 1,2 NaCl, 1,2 KCl, 6,015 Na2S, 4,14 Na2HPO4, 2,04 CaCl2, mocznik 3,0 CO(NH2)2, 29,1 kwas mlekowy. Wyniki pokazały spadek wytrzymałości i plastyczności przy katodowej polaryzacji, szczególnie silny w obecności fluorków (tab. 2). Badania wykazały, że w obecności fluorków lub polaryzacji katodowej zniszczeniu makroskopowo plastycznemu towarzyszy inicjacja i rozwój kruchego pęknięcia głównego z kilkoma pęknięciami wtórnymi. Utlenianie elektrochemiczne wykonano na stopie Ti13Zr13Nb w 1 M kwasie ortofosforowym z dodatkiem 0,5% HF. Zastosowano stałe napięcie 20 V i czas utleniania 1 h. Obserwowano pojawienie się nanorurkowej warstwy tlenkowej (rys. 9, 10), co jest dowodem na korozję lokalną wywołaną przez jony fluorkowe. Wyniki testów powolnego rozciągania w środowisku korozyjnym oraz pojawianie się i intensywność oznak kruchego pękania można tłumaczyć, bazując na modelu niszczenia zależnego od środowiska. Model niszczenia wodorowego zakłada kolejny przebieg następujących procesów: powstawanie wodoru na granicy międzyfazowej ciecz-metal, wnikanie wodoru do metalu, dyfuzja wodoru do obszarów o najwyższym poziomie naprężeń rozciągających, wywoływana przez wodór inicjacja i propagacja kruchych pęknięć, przypuszczalnie przez tworzenie i pękanie kruchych faz wodorkowych.

6

Electrochemical oxidationand corrosion resistance of the Ti13Nb13Zr alloy

Ossowska A., Zieliński A., Supernak M.

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 122-123 spec. iss.

4--5

EN

This paper presents the results of oxidation andcorrosion tests carried out on titanium alloy Ti13Nb13Zr. The oxide film was prepared by electrochemical environment 2MH3PO4 for 30 min and 1h, at a constant voltage 40 V. The tests of corrosion resistance were performed by potentiostatic method in Ringer’s solution at different pH values : 7, 5 and 3. The change in an appearance of surface and the increase in corrosion resistance even in an acidic environment is an evidence that the electrochemical treatment of theTi13Nb13Zr alloy results in formation of dense, compact and likely amorphous oxide layer.

7

Surface treatment of porous Ti13Nb13Zr alloy for biomedical applications

Serbiński W., Zieliński A., Seramak T., Ossowska A., Sobieszczyk S., Supernak M., Majkowska B.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 1

6--12

EN

The porous Ti13Zr13Nb alloy intended for load-bearing implants has been investigated. The alloy powder was obtained by plasma jet spraying a solid alloy sheet. Then the alloy granules were sintered by employing powder metallurgy, with and without a space holder, resulting in specimens demonstrating an open porous structure with a porosity up to 68% and mean pore size ranging between 30 and 150 μm. Further thermal, chemical and/or electrochemical oxidation caused increased corrosion resistance and the appearance of nanotubular titania layers after anodization, with nanotubes up to 2 μm in length and 80÷120 nm in diameter. The nanotubular layers were finally coated with deposits of hydroxyapatite obtained by using biomimetic or chemical (Alternate Immersion and biomimetic) methods. In conclusion, the employed surface techniques allow substantial improvement of the chemical stability, corrosion resistance, biocompatibility and bioactivity of the investigated titanium based biomaterial.

PL

Przeprowadzono badania materiału porowatego, przeznaczonego na implanty ortopedyczne, wytworzonego metodą metalurgii proszków ze stopu Ti13Zr13Nb. Proszki z badanego stopu uzyskano metodą rozpylania plazmowego. Były one następnie spiekane bez lub z użyciem porogenu. Otrzymano próbki o otwartej porowatej strukturze, stopniu porowatości do 68% i średniej wielkości porów w przedziale od 30 do 150 mikrometrów. Obróbka próbek porowatych – utlenianie termiczne, chemiczne i/lub elektrochemiczne spowodowało otrzymanie krystalicznych lub nanorurkowych warstw tlenkowych, składających się z nanorurek o długości do 2 μm i średnicy 80÷120 nm oraz zwiększenie ich odporności na korozję. Nanorurkowe warstwy tlenkowe zostały następnie pokryte hydroksyapatytem metodą biomimetyczną lub chemiczną (przemiennego zanurzenia). Podsumowując, zastosowane techniki obróbki powierzchniowej pozwalają na znaczną poprawę stabilności chemicznej, odporności korozyjnej, biozgodności i aktywności biologicznej biomateriałów o osnowie tytanu.

8

Wytwarzanie nanorurkowych warstw tlenkowych na stopie tytanu Ti13Nb13Zr

Ossowska A., Zieliński A., Supernak M.

Engineering of Biomaterials

|

2011

|

Vol. 14, no. 109-111 spec. iss.

66--68

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań utleniania i testów korozyjnych przeprowadzonych na stopie tytanu Ti13Nb13Zr w różnych warunkach. Warstewkę tlenkową wytworzono metodą elektrochemiczną w środowisku 2M H3PO4+0.3%HF w czasie 30 min. i 1h, przy stałym napięciu 20V. Testy korozyjne przeprowadzano metodą potencjodynamiczną w środowisku roztworu Ringera. Stwierdzono obecność nonorurkowych warstw tlenkowych na stopie Ti13Nb13Zr zwiększających odporność korozyjną nawet w kwaśnym środowisku.

EN

The article presents results of oxidation tests and corrosion investigations of titanium alloyTi13Nb13Zr performed at different conditions. The oxide layer shave been formed using electrochemical method in 2M H3HPO4+0.3%HF solution for 30 min. and 1h at 20V constant voltage. The corrosion tests have been made with potentiodynamic method in Ringer`s solution at pH ranged between 3and 7. It has been shown that the nano-oxide films, which improved corrosion resistance of titanium alloyTi13Nb13Zr even in acidic environment, have been formed.

9

Corrosion resistance examinations of Ti6Al4V alloy with the use of potentiodynamic method in ringer's and artificial saliva solutions

Demczuk A., Świeczko-Żurek W., Ossowska A.

Advances in Materials Science

|

2011

|

Vol. 11, nr 4(30)

35-42

EN

The research results of corrosion resistance of the Ti6Al4V alloy in the simulated body fluids (SBF) are presented. The polished specimens have shown better corrosion resistance than grinded surfaces in both liquids. The artificial saliva has revealed more aggressive test solution than Ringer`s solution. The pitting tendency has been observed in Ringer`s solution for grinded specimens.

10

Nowe metody badań korozji i pękania wodorowego materiałów eksploatowanych w umiarkowanych warunkach

Zieliński A., Świeczko-Żurek B., Sobieszczyk S., Ossowska A.

Ochrona przed Korozją

|

2010

|

nr 11

641-643

PL

Przedstawiono założenia testu niskocyklowego zmęczenia nawodorowanego materiału oraz oceny odporności korozyjnej biomateriału bazującej na oznaczaniu ilości metalu w roztworze.

EN

The outlines of low cycle fatigues test of moderately hydrogen charged and of an assessment of corrosion resistance of biomaterial based on an assessment of quantity of dissolved metal are proposed.

11

Properties of Surface Layers of Titanium Alloy TI6AL4V After Laser Melting Processes

Ossowska A., Zieliński A., Buczek M.

Advances in Materials Science

|

2010

|

Vol. 10, nr 4(26)

63-68

EN

The article presents the investigation results of titanium alloy Ti6Al4V surface layer after laser melting process. The process of laser melting was performed using Nd-YAG laser. The evaluation of structure of the alloy as well as hardness and chemical composition was performed. It was shown that laser melting changes the structure and properties of titanium alloy Ti6Al4V and process parameters as scanning speed affects the thickness of zones in top layer of the material. Due to the laser melting process more wear resistive surface can be obtained that increases the wear and corrosion resistance of orthopeadic prosthesis.

12

Biocompatibility and Bioactivity of Load-Bearing Metallic Implants

Zieliński A., Sobieszczyk S., Seramak T., Serbiński W., Świeczko-Żurek W., Ossowska A.

Advances in Materials Science

|

2010

|

Vol. 10, nr 4(26)

21-31

EN

The main objective of here presented research is to develop the titanium (Ti) alloy base composite materials possessing better biocompatibility, longer lifetime and bioactivity behaviour for load-bearing implants, e.g. hip joint and knee joint endoprosthesis. The development of such materials is performed through: modeling the material behaviour in biological environment in long time and developing of new procedures for such evaluation; obtaining of a Ti alloy with designed porosity; developing of an oxidation technology resulting in high corrosion resistance and bioactivity; developing of technologies for hydroxyapatite (HA) deposition aimed at composite bioactive coatings; developing of technologies of precipitation of the biodegradable core material placed within the pores. The examinations of degradation of Ti implants are carried out in order to recognize the sources of both early allergies and inflammation, and of long term degradation. The theoretical assessment of corrosion is made assuming three processes: electrochemical dissolution through imperfections of the anodic oxide layer, diffusion of metallic ions through the oxide layer, and dissolution of oxides themselves. In order to increase the biocompatibility, the toxic elements, aluminium (Al) and vanadium (V) are eliminated. The experiments have shown that titanium – zirconium – niobium (Ti-Zr-Nb) alloy may be a such a material which can also be prepared by both powder metallurgy (P/M) technique and selective laser melting. The porous (scaffold) Ti-Zr-Nb alloy is now obtained by powder metallurgy, classical and with space holders used before melting and decomposed, or remained during melting and removed by subsequent water dissolution. The oxidation of porous materials is performed either by electrochemical technique in special electrolytes or by chemical and/or hydrothermal method in order to obtain the optimal oxide layer well adjacent to an interface, preventing the base metal against corrosion and bioactive because of its nanotubular structure, permitting injection of some species into the pores. The Ca, O and N ion implantation or deposition of zirconia sublayers may be used to increase the biocompatibility, bioactivity and corrosion resistance. The HA coating obtained by either electrophoretic, biomimetic or by sol-gel deposition should result in gradient structure similar to bone structure, possessing high adhesion strength. The core material of the porous material should result in a biodegradable material, allowing slower dissolution followed by stepwise growth of bone tissue and angiogenesis, preventing local inflammation processes, sustaining the mechanical strength close to that of non-porous material.

13

Naprężeniowe pękanie korozyjne symulowanych stref wpływu ciepła złączy spawanych stali dupleks

Łabanowski J., Krzysztofowicz K., Ossowska A.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 6

731-733

PL

Przedstawiono wyniki badań podatności do naprężeniowego pękania korozyjnego symulowanych stref wpływu ciepła (SWC) złączy spawanych stali austenityczno-ferrytycznych typu dupleks 2205. Struktury SWC otrzymano na oporowym symulatorze cykli cieplnych. Testy korozyjne przeprowadzono metodą rozciągania przy stałej niewielkiej szybkości odkształcania (Slow Strain Rate Test) 2,7 x 10 to the -6 s to the -1 w środowisku wrzącego 35% roztworu MgCl2. Ustalono, iż struktury SWC uzyskane podczas szybkiego oziębiania próbek zawierają duże ilości ferrytu i wykazują pogorszenie odporności na naprężeniowe pękanie korozyjne. Przeprowadzone badania metalograficzne oraz fraktograficzne wykazały różnorodny przebieg pęknięć oraz charakter przełomów w zależności od udziału faz w strukturze SWC.

EN

The susceptibility of simulated heat affected zones (HAZ) of duplex stainless steel weldments to stress corrosion cracking has been investigated. Simulated heat affected zones were obtained with the use of thermo-mechanical simulator of welded cycles. Corrosion tests were performed with the use of Slow Strain Rate Test technique in the environment of boiling solution 35% MgCl2. It has been shown that high ferrite content in HAZ structure deteriorate its corrosion resistance. The metallographic and SEM observations related various fracture propagation mode strongly dependent on phase balance in the HAZ structure.

14

Influence of cold worked layer on susceptibility to stress corrosion cracking of duplex stainless steel.

Łabanowski J., Ossowska A., Ćwiek J.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 4

558-561

EN

Stress corrosion cracking resistance of cold worked layers on duplex stainless steel was investigated. The surface layers were performed through burnishing treatment. Corrosion tests were performed with the use of Slow Strain Rate Test technique in boiling 35% MgCl2 solution. It has been shown that burnishing treatment increases corrosion resistance of steel. The factor that improves stress corrosion cracking resistance is crack incubation time.

PL

Wykonano badania podatności do naprężeniowego pękania korozyjnego próbek ze stali dupleks z modyfikowaną warstwą wierzchnią uzyskaną przez nagniatanie. Testy korozyjne przeprowadzono metodą rozciągania przy stałej, niskiej szybkości odkształcania w środowisku wrzącego 35% MgCl2. Stwierdzono zwiększoną odporność korozyjną stali po procesach nagniatania z niewielkim stopniem zgniotu. Czynnikiem decydującym o poprawie odporności korozyjnej po nagniataniu jest wydłużenie czasu zarodkowania pęknięć korozyjnych.