Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ cienkich warstw SiO₂ osadzonych metodą zol-żel na stali 316L na jej odporność korozyjną i bioaktywność w roztworze sztucznej krwi

Mazur A., Chęcmanowski J. G., Szczygieł B.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 5

1183--1188

PL

Metodą zol-żel nanoszono powłoki SiO₂ na podłoże ze stali nierdzewnej 316L w celu poprawy bioaktywności oraz odporności korozyjnej materiału. Powłoki otrzymywano z zolu zawierającego tetraetoksysilan (jako prekursor) oraz alkohol izopropylowy lub alkohol butylowy jako rozpuszczalnik. Próbki eksponowano w roztworze sztucznej krwi (SBF) przez 142 doby. Badania SEM i EDS wykazały, że wielowarstwowe powłoki SiO₂ uzyskane z zolu zawierającego izopropanol sprzyjają tworzeniu ceramiki apatytowej, co może świadczyć o ich bioaktywności. Zgodnie z wynikami badań potencjodynamicznych i ICP odporność korozyjna stali w roztworze SBF wzrasta po osadzeniu powłok SiO₂ metodą zol-żel.

EN

Single and multilayer SiO₂ coatings were deposited on 316L steel from (EtO) ₄Si-contg. iso-PrOH or BuOH solutions and immersed in artificial blood soln. for 142 days. The sample surfaces were studied by energy-dispersive spectroscopy. Iso-PrOH was a more efficient solvent than BuOH in generating the layer bioactivity. The corrosion resistance of the coating increased with increasing no. of layers.

2

Corrosion resistance of fixed orthodontic appliance components in Ringer’s solution

Chęcmanowski J. G., Masalski J., Ogiński T., Mikulewicz M., Szczygieł B.

Ochrona przed Korozją

|

2017

|

nr 7

222--225

EN

Commercial orthodontic appliance components (wires, bands and brackets) were exposed to Ringer’s solution. EDS analyses showed that the materials were made of chromium-nickel steel. SEM examinations revealed only slight changes in the metallic surface of the orthodontic brace components after they had been kept in the Ringer solution (for 77 days). No potentiodynamic tests can be carried out on the orthodontic bands and brackets because of their complicated shape and small size. The electrochemical tests performed only for orthodontic wires. Potentiodynamic tests showed that the maximum rate of corrosion of the orthodontic wire made of chromium-nickel steel in the artificial body fluid amounted to 2.1·10-6 A/cm2. The aggressive action of chloride ions results in the selective character of the digestion of chromium-nickel steel. After the 11 week long exposure of the orthodontic components the concentration of chromium in the Ringer solution amounted to 0.10÷0.15 μg/dm3. while the maximum nickel content amounted to over 3 μg/dm3.

PL

Komercyjne elementy stałego aparatu ortodontycznego (druty, pierścienie i zamki) eksponowano w roztworze Ringera. Mikroanaliza rentgenowska (EDS) wykazała, że materiały wykonano ze stali chromowoniklowej. Obserwacje mikroskopowe (SEM) wykazały jedynie niewielkie zmiany powierzchni metalicznej elementów aparatu ortodontycznego podczas przetrzymywania w roztworze Ringera (77 dni). Skomplikowany kształt i niewielkie rozmiary pierścieni i zamków ortodontycznych uniemożliwiają przeprowadzenie badań potencjodynamicznych. Badania elektrochemiczne wykonano jedynie dla drutu ortodontycznego. Wykazały one, że maksymalna szybkość korozji drutu ortodontycznego w sztucznym płynie ustrojowym wynosi 2,1·10-6A/cm2. Agresywne działanie jonów chlorkowych skutkuje selektywnym charakterem roztwarzania stali chromowo-niklowej. Po 11-tygodniowej ekspozycji elementów ortodontycznych stężenie chromu w roztworze Ringera wynosiło ok. 0,10÷ 0,15 μg/dm3, przy maksymalnej zawartości niklu ponad 3 μg/dm3.

3

Odporność na wysokotemperaturowe utlenianie stopu FeCrAl pokrytego powłokami ceramicznymi zawierającymi pierwiastki reaktywne

Chęcmanowski J. G., Szczygieł B

Ochrona przed Korozją

|

2014

|

nr 5

188--194

PL

Stop FeCrAl pokryto metodą zol-żel trójwarstwowymi powłokami typu: CeO2, ZrO2 oraz Y2O3, a następnie poddano utlenianiu w powietrzu w temperaturze 900°C. Utlenianie prowadzono w sposób cykliczny – 10 cykli po 12 h. Badania grawimetryczne wykazały ochronne działanie otrzymanych powłok. We wszystkich przypadkach zależność między przyrostem masy a czasem utleniania ma charakter paraboliczny. Najkorzystniej na właściwości ochronne narastającej zgorzeliny wpływają powłoki z tlenku itru. Po 10 cyklach utleniania najmniejszą względną zmianę masy (Δm/m) wykazał stop FeCrAl pokryty powłoką Y2O3 – około 0,5%, co stanowi wartość ponad pięciokrotnie mniejszą w porównaniu do stopu bez powłoki – około 3,3%. Skuteczność ochronna (Sk) osadzonych powłok względem niepokrytego podłoża po 10 cyklach utleniania wynosi od 76% do 85%.

EN

Three-layer CeO2, ZrO2 or Y2O3 coatings were deposited on the FeCrAl alloy basis by the sol-gel method. The samples were subjected to oxidation in air at a temperature of 900°C. Cyclic oxidation consisted of 10 cycles, each lasting 12 hours. Gravimetric studies have shown protective effects of coatings. The oxidation of all the investigated samples conformed to the parabolic law. The most beneficial for protective properties of the growing scale are yttrium oxide coatings. After the 10-cycle oxidation the smallest relative mass change (Δm/m) shows the alloy coated Y2O3 (0.52%). This is more than five times less compared to alloy without coating – about 3.3%. The protection effectiveness of coatings (Sk) to uncoated substrate after 10-oxidation cycle ranges from 76 to 85%.

4

Odporność na wysokotemperaturowe utlenianie stopu FeCrAl pokrytego powłoką SiO2-CeO2

Chęcmanowski J. G., Szczygieł B.

Przemysł Chemiczny

|

2013

|

T. 92, nr 6

1092--1096

5

Wpływ pierwiastków reaktywnych na wysokotemperaturowe utlenianie stopu FeCrAl

Chęcmanowski J. G., Szczygieł B

Ochrona przed Korozją

|

2013

|

nr 5

201--208

PL

Na powierzchni stopu FeCrAl otrzymano metodą zol-żel jednowarstwowe powłoki CeO2 z zoli zawierających acetyloacetonian ceru(III). Przeprowadzone badania wskazały, że cer obecny w powłoce wpływa na właściwości narastającej zgorzeliny oraz na odporność na wysokotemperaturowe utlenianie (w powietrzu w T = 950°C przez t = 100 h). Utlenianie badanych próbek w funkcji czasu zachodzi zgodnie z paraboliczną zależnością. Skuteczność ochronna jednowarstwowych powłok względem niepokrytego podłoża po 100 h wysokotemperaturowego utleniania wynosiła około 70%.

EN

One-layer protective coatings made up CeO2 oxides were synthesized on a Fe- CrAl alloy substrate by the sol-gel method from sol containing cerium(III) 2,4-pentanedionate as the precursor. It was found that a small addition of cerium affected the morphology of the forming coatings and improved the Fe-CrAl alloy resistance to high-temperature oxidation (in air at T = 950°C for t = 100 h). The oxidation of all the investigated samples conformed to the parabolic rate. The protection effectiveness of the one-layer coatings after 100 h of high-temperature oxidation was as high as 70%.

6

Skuteczność ochronna powłok ceramicznych typu SiO2-Al2O3-ZrO2 otrzymywanych metodą zol-żel na stali 316L eksponowanej w płynach ustrojowych

Chęcmanowski J. G., Szczygieł B.

Ochrona przed Korozją

|

2011

|

nr 7

417-424

PL

Na powierzchni stali 316L otrzymano metodą zol-żel pięciowarstwowe powłoki SiO2- Al2O3-ZrO2, spiekane w temperaturze 200 lub 500°C, o różnej zawartości cyrkonu. Zastosowano prekursory: tetraetoksysilan (TEOS), tri-sec-butanolan glinu (TBA) i tetraetoksycyrkonian (ZrEt). Stosunek molowy Si:Al:Zr wynosił: 1:1:1, 1:1:0,1 oraz 1:1:0,01. Próbki niepokrytej stali 316L oraz z powłokami SiO2- Al2O3-ZrO2eksponowano w płynach ustrojowych: Ringera lub sztucznej krwi (SBF). Na podstawie badań potencjodynamicznych wyznaczano: potencjał korozyjny (Ekor); gęstość prądu przy potencjale -750 mVNEK(iE=-750mV, obszar katodowy); potencjał przejścia katodowo-anodowego (EK-A); opór polaryzacyjny (Rp); gęstość prądu korozyjnego (ikor), przepuszczalność powłok (P). Stwierdzono, że otrzymane powłoki SiO2- Al2O3-ZrO2 spełniają funkcję ochronną dla podłoża ze stali 316L, a także stanowią warstwę aktywnej bioceramiki, na której prawdopodobnie osadza się ceramika apatytowa, np. hydroksyapatyt.

EN

The five-layer SiO2- Al2O3-ZrO2coatings were prepared with sol-gel method, sintering at the temperature 200 or 500°C at various contents of zirconium on stainless steel type 316L. Tetraethoxysilane (TEOS), aluminum sec-butoxide (TBA) and zirconium(IV) ethoxide (ZrEt) were used as a precursor. The molar ratio Si:Al:Zr were obtained: 1:1:1, 1:1:0.1 and 1:1:0.01. The samples stainless steel 316L without coatings and steel 316L with SiO2- Al2O3-ZrO2coatings were exposited in various physiological solutions: Ringer solution or simulated body fluid (SBF). On the basis of potentiodynamic measurements: corrosion potential (Ekor); current density at potential -750mVNEK ( iE=-750mV, cathodic area); cathodic to anodic transition potential (EK-A); polarization resistance (Rp); current corrosion density (ikor) and through-coatings porosity (P) have been determined. The ceramic coatings type SiO2- Al2O3-ZrO2 performs a double function: protective properties in the physiological solutions and bioactive ceramic, on which the surface probably deposited hydroxyapatite.

7

Wpływ zmian mikrostruktury w strefie wpływu ciepła na zachowanie korozyjne stopu aluminium z miedzią

Podrez-Radziszewska M., Kuźnicka B., Chęcmanowski J. G.

Inżynieria Materiałowa

|

2008

|

Vol. 29, nr 6

1032-1035

PL

Skutkiem wytwarzania warstw powierzchniowych metodami cieplnymi są zmiany mikrostruktury i własności w materiale rodzimym tj. powstanie strefy wpływu ciepła. W pracy przedstawiono wyniki badań zmian mikrostruktury duralu miedziowego AW-2017-T4 w strefie wpływu ciepła wytworzonej metodą jednostronnego indukcyjnego nagrzewania oraz badań potencjodynamicznych w 3% roztworze NaCl próbek pobranych ze strefy nagrzania.Określono zależność między stopniem zaawansowania procesu starzenia w stopie a jego zachowaniem korozyjnym w środowisku zawierającym chlorki.

EN

Manufacture of surface layers by thermal methods results in changes of microstructure and properties of the base material, i.e. creation of a heataffected zone (HAZ). This work presents microstructure investigations of a copper-containing duralumin AW-2017-T4 in HAZ created by one-side induction heating and potentiodynamic examination in 3% NaCl solution of specimens taken from HAZ. A relationship between the aging process of the alloy and its corrosive behaviour in a chloride containing environment has been determined.

8

Wpływ rodzaju obróbki cieplnej wielowarstwowych powłok SiO2 otrzymanych metodą zol-żel na zachowanie korozyjne stali nierdzewnej typu 316L

Chęcmanowski J. G., Szczygieł B.

Ochrona przed Korozją

|

2007

|

nr 7

290-292

PL

Otrzymano wielowarstwowe powłoki ochronne SiO2 na stali chirurgicznej typu 316L wykorzystując metodę zol-żel. Powłoki ceramiczne otrzymano metodą zanurzeniową z zolu, w którym prekursorem był tetraetoksysilan (TEOS). Pozostałe składniki zolu to: alkohol etylowy, kwas azotowy (V) oraz kwas octowy. Powłoki 2-, 4-, 6-, 8-, i 10-warstwowe wypalano w temperaturze 400oC stosując dwie różne metody obróbki cieplnej. Pierwsza polegała na spiekaniu każdej kolejno naniesionej warstwy, a druga na zastosowaniu jednorazowego spiekania po naniesieniu ostatniej warstwy w powłoce. Określono wpływ rodzaju obróbki cieplnej oraz ilości warstw w powłoce na właściwości ochronne powłok w roztworze Ringera. Na podstawie stałoprądowych badań elektrochemicznych dokonano oceny właściwości ochronnych powłok wykorzystując dwie arbitralnie wybrane wielkości: i-750 mV oraz E2 žAcm-2. Wyznaczono opór polaryzacyjny (Rp) oraz przepuszczalność powłoki (P). Wykazano, że liczba warstw oraz obróbka cieplna powłok na stali 316L wpływa na ich właściwości ochronne.

EN

SiO2 multilayer protective coatings were prepared on 316L surgical stainless steel by the sol-gel method. The ceramic coatings were deposited by the dip-coating method in which Tetraethoxysilan (TEOS) was used as a precursor. The remaining components of the sol were: anhydrous ethanol, nitric acid, and acetic acid. Two methods of sintering 2-,4-,6-,8-,10-layer coatings at 400oC were used. In the first method, each successively deposited layer was sintered, whilst in the second one a single sintering was carried out after the fi nal layer of the coating had been deposited. The effects of the heat treatment method and the number of layers on the protective properties of SiO2 coatings in Ringer's solution have been determined. Based on polarization measurements, the protective properties of the coatings were defined by using two arbitrarily chosen values: i-750 mV and E2 žAcm-2 -2. The polarization resistance (Rp) and the through-coating porosity (P) have also been determined. It has been shown that the number of layers and method of sintering has an influence on the protective properties of multilayer SiO2 coatings deposited on 316L stainless steel.

9

Odporność korozyjna układów kompozytowych z powłokami zol-żel

Chęcmanowski J. G., Szczygieł B.

Ochrona przed Korozją

|

2007

|

nr 4

127-131

PL

Omówiono możliwości otrzymywania powłok ochronnych metodą zol-żel. Przedstawiono zastosowanie metody zol-żel do ochrony stali nierdzewnej typu 316L w środowiskach płynów ustrojowych oraz stopów typu FeCrAl5 podczas pracy w wysokiej temperaturze. Otrzymane powłoki SiO2 modyfi kowane krzemionką o różnej powierzchni właściwej oraz średnicy cząstek spowodowały kilkukrotny wzrost oporu polaryzacyjnego względem stali 316L. Niewielkie zmiany preparatyki otrzymywania warstw mają istotny wpływ na ich jakość.

EN

The possibilities for obtaining protective coatings by the sol-gel method have been discussed. The application of the sol-gel method for the protection of surgical 316L stainless steel in simulate body fl uids, and FeCrAl5 type alloys exposed to increased temperatures has been presented. The obtained SiO2 coatings modified by silica with various surface area and particle diameters produced a signifi cant increase in the polarization resistance in relation to the 316L stainless steel. Small changes in the preparation process leading up to coating production can often have a considerable influence on the quality of the coating.

10

Wpływ składu zolu na zachowanie korozyjne stali 316L z ceramicznymi powłokami Al2O3 otrzymanymi metodą zol-żel

Chęcmanowski J. G., Szczygieł B.

Ochrona przed Korozją

|

2006

|

nr 4

103-107

PL

Otrzymano powłoki ochronne Al2O3 na stali chirurgicznej typu 316L wykorzystując metodę zol-żel. Wielowarstwowe powłoki otrzymano metodą zanurzeniową z zolu, w którym prekursorem był tri-sec-butanolan glinu (TBA). Pozostałe składniki zolu to alkohole: etylowy, izopropylowy, butanol- 1, butanol-2 oraz kwas azotowy i kwas octowy w odpowiednim stosunku molowym, a także acetyloaceton (acac). Trójwarstwowe powłoki wypalano w temperaturze 3000C. Określono wpływ rodzaju alkoholu i zawartości kwasów jako katalizatorów na właściwości ochronne stali 316L w roztworze Ringera. Na podstawie stałoprądowych badań elektrochemicznych dokonano oceny właściwości ochronnych powłok wykorzystując dwie arbitralnie wybrane wielkości: iE=-750 mV oraz Ei=2žA/cm2. Wyznaczono opór polaryzacyjny (Rp) oraz przepuszczalność powłoki (P). Wykazano, że preparatyka powłok na stali 316L wpływa na ich właściwości ochronne.

EN

Al2O3 protective coatings were prepared on surgical 316L stainless steel using the sol-gel method. The multi-layer coatings were deposited by dip-coating in a sol in the presence of aluminum tri-sec-butoxide (TBA ) as a precursor. The remaining components of the sol were: ethanol, isopropanol, butanol-1, butanol-2, nitric acid, acetic acid and acetylacetone. The tri-layer coatings were heated at 3000oC. The influence of the type of alcohol and the content of acids as catalysts on the protective properties of 316L stainless steel in Ringer's solution were determined. The corrosion resistance of Al2O3 coatings was evaluated by potentiodynamic measurements. Two arbitrarily chosen values were compared: iE=-750 mV and Ei=2žA/cm2. The polarization resistance (Rp) and the through-coating porosity (P) were also determined. It was shown that the preparation of coatings on 316L steel influences their protective properties.

11

Właściwości ochronne powłok hybrydowych SiO2 otrzymanych metodą zol-żel na stali 316L z roztworu powłokowego zawierającego tetraetoksysilan i kwas triglicydoizocyjanurowy

Chęcmanowski J. G., Szczygieł B., Głuszek J.

Inżynieria Materiałowa

|

2005

|

Vol. 26, nr 5

731--735

PL

W pracy przedstawiono właściwości ochronne wytwarzanych metodą zolżel powłok hybrydowych SiO2 na stali chirurgicznej typu 316L. Wielowarstwowe powłoki otrzymywano metodą zanurzeniową. Jako prekursor stosowano tetraetoksysilan (TEOS), a substancją organiczną wbudowującą się w powłokę był kwas triglicydoizocyjanurowy (GIC). Pozostałymi składnikami zolu były: bezwodny alkohol etylowy, kwas azotowy i kwas octowy. Powłoki wypalano w temperaturach: 200, 250, 3000C. Wykonano pomiary polaryzacyjne stali 316L z powłokami w roztworze Ringera. Stwierdzono, że wszystkie otrzymane powłoki hybrydowe SiO2 zwiększają odporność korozyjną stali. Odporność ta zależy od ilości warstw w powłoce oraz zastosowanej temperatury spiekania. Analizując wartości: potencjału z obszaru anodowego przy gęstości prądu 2 μA/cm2, gęstości prądu katodowego przy potencjale -750 mV oraz oporu polaryzacyjnego (Rp), stwierdzono, że najlepsze właściwości ochronne wykazują powłoki dwu- i trójwarstwowe spiekane w temperaturze 200 oraz 3000C. Obserwowano czterokrotny wzrost oporu polaryzacyjnego w porównaniu do niepokrytej stali 316L.

EN

The inorganic-organic SiO2 protective coatings on surgical 316L stainless steel synthesized by the sol-gel techniques are described. The multi-layer coatings were deposited by the dip coating method. Tetraethoxysilan was used as the precursor, and triglycidyl isocyanurate was the organic substance built-in into deposited coatings. Other components of the sol were as follows: anhydrous ethanol, nitric acid and acetic acid. Coatings were sintered at 200, 250 and 3000C. Polarization measurements were carried out of stainless steel with coatings in the Ringer solution. It was found that all deposited SiO2 hybrid coatings increase the corrosion resistance of steel. This resistance depends on the number of layers in the coating and the used sintering temperature. While analyzing the values of: cathodic current density at E = -750 mV (i –750mV), anodic potential corresponding to the current density of i = 2 μA/cm2 (E 2μAcm-2) and polarization resistance (Rp), it was determined that two- and three-layer coatings sintered at temperatures of 200 and 3000C have the best protective properties. Polarization resistance increases fourfold comparing to uncoated 316L steel.

12

The effect of sequence of sol-gel multilayer coatings deposition on corrosion behaviour of stainless steel 316L

Chęcmanowski J. G., Głuszek J., Masalski J.

Materials Science

|

2003

|

Vol. 21, No. 4

387-396

EN

The possibility of producing protective coatings by the sol-gel process is discussed. Metaloorganic complexes open new possibilities for the syntheses of ceramic materials. The most important applications of Si alkoxides for the synthesis of inorganic-inorganic composites are presented. The SiO2 protective coatings on surgical stainless steel 316L have been synthesized by the sol-gel techniques. The multi-layer coatings were deposited by the dip method using sols containing appropriate molar ratios of the prekursor (tetraethoxysilan), anhydrous ethanol, nitric acid and acetic acid. Nanosilica with the surfactant didodecyldimethyl- ammonium bromide were added to the sols applied. Coatings were annealed from 200 st.C to 300 st.C. The electrochemical characterization by dc measurements of the protective coatings in Ringer's solutions is reported. The coatings performance has been compared using polarization characteristics. Two arbitrarily chosen values were taken: the current density at -750 mV and the potential corresponding to the current density of 2 A/cm2. The coatings were chosen and ranked with regard to additional parameters: the polarization resistance and the through-coating porosity. It has been established that the way of applying of the coatings had an influence on the protective properties. The best protective properties have the coatings obtained from sols consisting of three SiO2 layers with nanosilica and three SiO2 layers without nanosilica. The positive effect of nanosilica on the protective properties of the coatings was determinated. Small changes in the preparation process can often have disproportionate large effects on the quality of the coatings.

13

Rola nanokrzemionki w preparatyce powłok SiO2 otrzymywanych metodą zol-żel.

Chęcmanowski J.G., Głuszek J., Masalski J., Krysztafkiewicz A.

Inżynieria Materiałowa

|

2002

|

R. XXIII, nr 5

359-363

PL

Otrzymano powłoki ochronne SiO2 na stali chirurgicznej typu 316L wykorzystując metodę zol-żel. Wielowarstwowe powłoki otrzymano metodą zanurzeniową z zoli, w których prekursorem był tzw. TEOS (tetraetoksysilan), a także alkohol etylowy, kwas azotowy i kwas octowy w odpowiednim stosunku molowym. Następnie do zoli dodawano różne ilości nanokrzemionki w obecności dwóch wybranych surfaktantów SDS (dodecylosiarczan sodowy) oraz DODAB (bromek diodecylodimetyloamoniowy). Określono wpływ temperatury wypalania powłok na właściwości ochronne stali w roztworze Ringera. Dokonano elektrochemicznej oceny właściwości ochronnych powłok, wykorzystując metodę stałopradową. W oparciu o charakterystyki polaryzacyjne dokonano oceny jakości powłok, wykorzystując dwie arbitralnie wybrane wielkości i 750mV i E 2muA. Ponadto wyznaczono trzeci parametr Rp - opór polaryzacyjny. Wpływ dodatku nanokrzemionki jest korzystny na właściwości ochronne powłok.

EN

The SiO2 protective coatings on surgical 316L stainless steel were prepared by sol-gel method. The multilayer coatings were deposited by dip method using sols containing appropriate molar ratios of precursor TEOS, ethanol, nitric acid and acetic acid. Different amounts of nanosilica with two chosen surfactants: SDS (sodium dodecylsulphate) and DODAB (didodecyldimethylammonium bromide) were added to the applied sols. The effects of curing temperature on protective properties of coatings in Ringer's solution were determined. The electrochemical evalution of coatings using d.c. measurements were reported. Coatings performance has been compared using polarisation characteristics by employing two arbitrary chosen quantities: i -750mV and E2 muA. Furthermore the third parameter Rp - polarisation resistance, was determined. The positive effect of nanosilica on protective properties of coatings was determined.