Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Plazmowe utlenianie elektrolityczne jako metoda ochrony przed korozją magnezu i jego stopów

Florczak Ł., Nawrat G., Kwolek P., Sieniawski J., Sobkowiak A.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 12

2145--2153

PL

Przedstawiono charakterystykę fizycznych i chemicznych właściwości magnezu i jego stopów, proces ich korozji i metody jej przeciwdziałania. Szczegółowo opisano proces plazmowego utleniania elektrolitycznego ze względu na jego szerokie zastosowanie do wytwarzania warstw ochronnych na magnezie i jego stopach. Przedstawiono podstawy teoretyczne tego procesu oraz omówiono wpływ elektrycznych i chemicznych parametrów na właściwości użytkowe wytwarzanych warstw konwersyjnych.

EN

A review, with 188 refs., of physical and chem. properties of the title metals, their susceptibility to corrosion as well as impact of chem. and elec. parameters of the process on the quality of the obtained protective layers.

2

Bioaktywne powłoki przeciwdrobnoustrojowe na wyrobach medycznych do implantacji nałożone przez plazmowe utlenianie elektrolityczne

Dzhurinskiy D.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2018

|

T. 29, nr 1

65--76

PL

W przedstawionej pracy badawczej wytworzono nowatorską powłokę na bazie TiO2 zawierającą nanocząsteczkowy hydroksyapatyt (n-HA) i cząstki srebra na dostępnych w handlu podłożach stopowych Ti-6Al-4V (Grade 5) i Ti-czysty (Grade 2) za pomocą techniki plazmowego utleniania elektrolitycznego (PEO). Osadzanie powłoki zrealizowano w wodnym roztworze wodorofosforanu disodowego zawierającego zawieszone nanocząsteczki hydroksyapatytowe i wodorotlenek potasu w trybie impulsowym prądu bipolarnego o kontrolowanym cyklu pracy. Włączenie przeciwdrobnoustrojowych cząsteczek srebra było możliwe z wykorzystaniem oddzielnej operacji technologicznej w wodnym roztworze AgNO3 na zasadzie fotokatalizy na powierzchni TiO2 w warunkach obróbki w ultrafiolecie. Morfologię powierzchni utworzonych powłok zbadano za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), natomiast skład pierwiastkowy powłok został określony metodą analizy dyspersji energii promieniowania rentgenowskiego (EDS). Obecność nanocząsteczek HA w utworzonych powłokach została określona za pomocą spektroskopii w podczerwieni z transformatą Fouriera (FTIR). Wyniki wskazują, że utworzone powłoki PEO wykazują porowatą strukturę sieciową z osadzonymi cząstkami n-HA i Ag równomiernie rozmieszczonymi na całej powierzchni powłok. Utworzone w technologii PEO warstwy TiO2: n-HA: Ag mogą być stosowane jako bioaktywne powłoki biomimetyczne o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych w celu zwiększenia aktywności biologicznej, osteointegacji i stabilności biochemicznej w implantowanych wyrobach medycznych.

EN

In the present study, a novel TiO2-based coating containing nanosized hydroxyapatite (nHA) and Silver particles has been formed on commercially available Ti-6Al-4V (Grade 5) and Ti-pure (Grade 2) alloy substrates by the Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) technique. The coating deposition were provided in an aqueous solution of disodium hydrogen phosphate containing suspended hydroxyapatite nanoparticles and potassium hydroxide under a pulsed bipolar current mode with controlled duty cycle. Inclusion of antimicrobial silver particles were possible from a separate technological operation in AgNO3 aqueous solution by the principle of photocatalysis at TiO2 surface under ultraviolet treatment. The surface morphology of the formed coatings has been examined by Scanning Electron Microscopy (SEM), while the element composition of the coatings has been determined by Energy Dispersive X-ray analysis (EDS). The presence of HA nanoparticles within the formed coatings has been analyzed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). The results indicate that the formed PEO coatings exhibit a porous network structure with embedded n-HA and Ag particles uniformly distributed over the entire surface of the coatings. The PEO-formed TiO2:n-HA:Ag layers can be used as a bioactive biomimetic coating with antimicrobial properties to enhance surface bioactivity, osseointegration and biochemical stability in implantable medical devices.

3

SEM, EDS, and XPS characterization of coatings obtained on titanium during AC plasma electrolytic process enriched in magnesium

Rokosz K., Hryniewicz T., Raaen S., Matýsek D., Dudek Ł., Pietrzak K.

Advances in Materials Science

|

2018

|

Vol. 18, nr 3(57)

68--78

EN

Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) known also as Micro Arc Oxidation (MAO) process is widely used to fabricate porous coatings on titanium and its alloys mainly in water- and acid-based solutions to different applications, e.g. in biomaterials, catalysts, and sensors. In the present paper, the SEM, EDS, and XPS results of porous coatings obtained by PEO treatment on titanium in electrolytes based on concentrated phosphoric H3PO4 acid with calcium nitrate tetrahydrate Ca(NO3)2·4H2O, or magnesium nitrate hexahydrate Mg(NO3)2·6H2O, or zinc nitrate hexahydrate Zn(NO3)2·6H2O for 3 minutes at 200 Vpp (peak to peak) with frequency of 50 Hz, are presented. Based on EDS results, the Ca/P, Mg/P, and Zn/P ratios, which equal to 0.95, 0.176, and 0.231, respectively, were found out. The XPS studies of the top 10 nm of the porous layer clearly indicate that it contains mainly phosphates (PO4 3− and/or HPO4 2− and/or H2PO4 −, and/or P2O7 4−) with titanium (Ti4+) and calcium (Ca2+) or magnesium (Mg2+), or zinc (Zn2+).

4

Fabrication and characterisation of porous coatings obtained by plasma electrolytic oxidation

Rokosz K., Hryniewicz T., Raaen S., Malorny W.

Journal of Mechanical and Energy Engineering

|

2017

|

Vol. 1, No 1

23--30

EN

In the paper, characteristics of porous coatings enriched in copper on pure Titanium and its alloys (NiTi, Ti6Al4V, TNZ, Ti2448) as well as on niobium obtained by Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) in electrolyte containing H3PO4 within Cu(NO3)2, are presented. All obtained surfaces of PEO coatings have different shapes and diameters of pores. The binding energies of main peaks for titanium Ti2p3/2, niobium Nb3d5/2, zirconium Zr3d5/2, phosphorus (P2p) and oxygen (O1s) suggest the presence of titanium Ti4+, niobium Nb5+ and zirconium Zrx+ (x≤2) as well as PO4 3–.

5

Fabrication and characterisation of porous, calcium enriched coatings on titanium after plasma electrolytic oxidation under DC regime

Rokosz K., Hryniewicz T., Pietrzak K., Sadlak P., Valíček J.

Advances in Materials Science

|

2017

|

Vol. 17, nr 4(54)

55--67

EN

The purpose of this work is to produce and characterize (chemical composition and roughness parameters) porous coatings enriched in calcium and phosphorus on the titanium (CP Titanium Grade 2) by plasma electrolytic oxidation. As an electrolyte, a mixture of phosphoric acid H3PO4 and calcium nitrate Ca(NO3)2·4H2O was used. Based on obtained EDS and roughness results of PEO coatings, the effect of PEO voltages on the chemical composition and surface roughness of porous coatings was determined. With voltage increasing from 450 V to 650 V, the calcium in PEO coatings obtained in freshly prepared electrolyte was also found to increase. In addition, the Ca/P ratio increased linearly with voltage increasing according to the formula Ca/P = 0.035·U+0.176 (by wt%) and Ca/P = 0.03·U+0.13 (by at%). It was also noticed that the surface roughness increases with the voltage increasing, what is related to the change in coating porosity, i.e. the higher is the surface roughness, the bigger are pores sizes obtained.

6

Wpływ napięcia utleniającego w procesie PEO na budowę i właściwości warstwy tlenkowej uzyskanej na azotowanym tytanie Grade 2

Brojanowska A., Kowalczyk K., Gąglewska N., Sobiecki J. R.

Inżynieria Powierzchni

|

2016

|

nr 2

42--47

PL

Dyfuzyjne warstwy azotowane typu TiN + Ti2N + αTi(N) wytworzone na tytanie w procesie azotowania jarzeniowego zwiększają jego odporność na korozję. Utlenianie elektrochemiczne azotku tytanu w elektrolitach zawierających wapń i fosfor pozwala na otrzymanie powierzchniowej warstwy TiO2 wzbogaconej w wapń i fosfor. Warstwa ta jest materiałem biozgodnym i bioaktywnym, pozwalającym na dobre połączenie implantu z kością. W artykule opisano nową technologię hybrydową. Jest to połączenie azotowania jarzeniowego i utleniania elektrochemicznego w kwasie fosforowym (V) z dodatkiem diwodorofosforanu wapnia. Warstwy azotku tytanu typu TiN + Ti2N + αTi(N) wytworzono na powierzchni stopu tytanu Grade 2 w warunkach wyładowania jarzeniowego. Procesy utleniania elektrochemicznego przeprowadzono przy użyciu dwóch wartości napięcia utleniającego: 40 i 100 V w 1% kwasie fosforowym (V) zawierającym jony wapnia Ca2+. Zbadano wpływ napięcia zastosowanego w czasie obróbki na morfologię powierzchni, właściwości korozyjne oraz grubość wytworzonych warstw.

EN

The diffusion nitrided layers of the TiN + Ti2N + αTi(N) type formed on titanium during the glow discharge nitriding process increase its resistance to corrosion. Electrochemical oxidation of titanium nitride in electrolytes containing calcium and phosphorus allows obtaining a TiO2 surface layer enriched in calcium and phosphorus. This layer is a biocompatible and bioactive material which enables a good connection of an implant with a bone. In this paper a new hybrid technology is described. It is a combination of glow discharge nitriding and electrochemical oxidation in phosphoric acid (V) with the addition of calcium dihydrogen-phosphate. The titanium nitride layers of the TiN + Ti2N + αTi(N) type were formed on the surface of titanium alloy Grade 2 under glow discharge conditions. The processes of electrochemical oxidation were carried out with the use of two values of the oxidizing voltage: 40 V and 100 V in 1% phosphoric acid (V) containing calcium ions Ca2+. The influence of the voltage applied during the processing on the surface morphology, corrosion properties and the thickness of the formed layers were examined.

7

Characterization of coatings created on selected Titanium alloys by Plasma Electrolytic Oxidation

Rokosz K., Hryniewicz T., Malorny W.

Advances in Materials Science

|

2016

|

Vol. 16, nr 1(47)

5--16

EN

The SEM and EDS results of coatings obtained on pure niobium and titanium alloys (NiTi and Ti6Al4V) by Plasma Electrolytic Oxidation in the electrolytes containing of 300 g and 600 g copper nitrate in 1 litre of concentrated phosphoric acid at 450 V for 3 minutes, are presented. The obtained coatings are porous and consist mainly of phosphorus within titanium and copper. For each coating, the Cu/P ratios were calculated. The maximum of that coefficient was found for niobium and Ti6Al4V alloy oxidised in the electrolyte containing 600 g of Cu(NO3)2 in 1 dm3 of H3PO4 and equaling to 0.22 (wt%) | 0.11 (at%). The minimum of Cu/P ratio was recorded for NiTi and Ti6Al4V alloys oxidised by PEO in electrolyte consisting of 300 g of copper nitrate in 1 dm3 of concentrated phosphoric acid and equals to 0.12 (wt%) | 0.06 (at%). The middle value of that ratio was recorded for NiTi and it equals to 0.16 (wt%) | 0.08 (at%).

8

Aluminum Oxide Formation On Fecral Catalyst Support By Electro-Chemical Coating

Yang H. S., Jang D. H., Lee K. J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2B

1503--1506

EN

FeCrAl is comprised essentially of Fe, Cr, Al and generally considered as metallic substrates for catalyst support because of its advantage in the high-temperature corrosion resistance, high mechanical strength, and ductility. Oxidation film and its adhesion on FeCrAl surface with aluminum are important for catalyst life. Therefore various appropriate surface treatments such as thermal oxidation, Sol, PVD, CVD has studied. In this research, PEO (plasma electrolytic oxidation) process was applied to form the aluminum oxide on FeCrAl surface, and the formed oxide particle according to process conditions such as electric energy and oxidation time were investigated. Microstructure and aluminum oxide particle on FeCrAl surface after PEO process was observed by FE-SEM and EDS with element mapping analysis. The study presents possibility of aluminum oxide formation by electro-chemical coating process without any pretreatment of FeCrAl.

9

Growth Characteristics of the Oxide Layer on Aluminium in the Process of Plasma Electrolytic Oxidation

Gębarowski W., Pietrzyk S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

407--411

EN

During the formation of the oxide layer by plasma electrolytic oxidation (PEO), the electrochemical processes are accompanied by the plasma micro-discharges, occurring uniformly over the coated electrode. Application of an alternating current with strictly controlled electrical parameters can affect the character of the discharges, and consequently the properties of the obtained layers. When the cathodic current density exceeds anodic, at some point, a sudden change in the appearance of micro-discharges and a decrease in the intensity of the acoustic emission can be observed - in literature this effect is called “soft sparking”. In the present work, the evolution of the electrical properties of the layers at various stages of their formation has been characterized, using electrochemical impedance spectroscopy. The study showed a significant decrease in charge transfer resistance and increase in capacitance of the oxide layer after reaching the ”soft sparking”. This indicates a significant change in the structure of the oxide layer, in the barrier and main part, which is additionally confirmed by measuring the breakdown voltage.

PL

Podczas formowania warstewki tlenkowej metodą plazmowego utleniania elektrolitycznego (PEO). procesom elektrochemicznym towarzyszą mikro-wyładowania plazmowe, występujące równomiernie na pokrywanej elektrodzie. Zastosowanie prądu zmiennego, o ściśle kontrolowanych parametrach, pozwala wpływać na charakter wyładowań i w konsekwencji na właściwości otrzymywanych warstw. W przypadku, kiedy gęstość prądu katodowego jest wyższa od anodowego, na pewnym jego etapie, można zaobserwować nagłą zmianę postaci wyładowań oraz spadek natężenia emisji akustycznej, co w literaturze nazywane jest tzw. “miękkim iskrzeniem”. W niniejszej pracy została scharakteryzowana ewolucja właściwości elektrycznych warstwy tlenkowej na poszczególnych etapach jej formowania, za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej. Przeprowadzone badania pokazały znaczny spadek oporu przeniesienia ładunku oraz wyrost pojemności elektrycznej warstwy po osiągnięciu stanu „miękkiego iskrzenia”. Wskazuje to na duże zmiany zachodzące w strukturze warstwy tlenkowej, w jej części barierowej oraz właściwej, co dodatkowo potwierdzają pomiary napięcia przebicia.

10

Corrosion resistance of oxide coatings on aluminium produced at different electrical conditions during PEO process

Gębarowski W., Pietrzyk S.

Ochrona przed Korozją

|

2013

|

nr 11

508--510

EN

The behaviour of oxide coatings in corrosive solution was investigated. Aluminium samples were oxidized by the plasma electrolytic oxidation process.Differentcathodic current densities in AC cycle were used.In order to characterize corrosion resistance of oxide layers, oxidized samples were immersed in 3.5% NaCl solution and their potentialsrelate to reference electrode were recorded. Furthermore linear polarization and EIS measurements in the same solution after different corrosion time were performed.Sample oxidized at condition in which cathodic current density exceeded anodic one is distinguished by higher stability and much lower current during anodic polarization.

PL

W pracy badano zachowanie warstw tlenkowych w środowisku korozyjnym. Na próbkach aluminiowych została wytworzona warstwa tlenkowa na drodze plazmowego utleniania elektrolitycznego. Zastosowano różne gęstości prądowe cyklu katodowego w przebiegu prądu zmiennego. W celu zbadania odporności na korozję, próbki z wytworzoną warstwą tlenkową zostały umieszczone w 3,5% roztworzeNaCl, a następnie był rejestrowany ich potencjał względem elektrody odniesienia. Dodatkowo badano próbki poprzez ich polaryzację liniową oraz za pomocą elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej. Próbki, na których warstwa tlenkowa była wytworzona w warunkach, przewyższającego udziału gęstości prądowej cyklu katodowego nad cyklem anodowym wyróżniały się większą stabilnością oraz znacznie niższymi wartościami natężenia prądu podczas polaryzacji w stronę anodową.

11

Influence of the cathodic pulse on the formation and morphology of oxide coatings on aluminium produced by plasma electrolytic oxidation

Gębarowski W., Pietrzyk S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

241-245

EN

Plasma electrolytic oxidation (PEO) is an effective method to obtain hard ceramic coatings on Al, Mg and Ti alloys. Micro-discharges occurring on the electrode surface during process promote the creation of crystalline oxides phases which improve mechanical properties of the coating. By using alternate current (AC) at some current conditions the process can be conducted in ‘soft’ spark regime. This allows producing thicker layers, increasing growth rate and uniformity of layer, decreasing amount of pores and defects. These facts proof the importance of cathodic pulse in the PEO mechanism; however its role is not well defined. In this work, influence of anodic to cathodic current density ratio on kinetics of coating growth, its morphology and composition were investigated. The PEO process of pure was conducted in potassium hydroxide with sodium metasilicate addition. The different anodic to cathodic average currents densities ratios of pulses were applied. The phase composition of coatings was determined by XRD analysis. Morphology of obtained oxide layers was investigated by SEM observations.

PL

Plazmowe utlenianie elektrolityczne (PEO) jest efektywną metodą otrzymywania twardych, ceramicznych powłok głównie na stopach Al, Mg oraz Ti. Mikro-wyładowania występujące na powierzchni elektrody podczas procesu promują tworzenie się krystalicznych faz tlenkowych, które polepszają właściwości mechaniczne powłok. Stosując prąd zmienny, możliwe jest wprowadzenie procesu w tryb tzw. 'miękkiego' iskrzenia przy pewnych parametrach prądowych. Pozwala to otrzymywać grubsze powłoki, zwiększyć szybkość narastania i równomierność warstwy oraz zmniejszyć ilość porów i defektów. Świadczy to o dużym wpływie impulsu katodowego na mechanizm narastania warstwy w procesie PEO, jednak jego rola nie została jeszcze dobrze poznana. W niniejszej pracy badany był wpływ stosunku anodowej gęstości prądowej do katodowej na kinetykę wzrostu warstwy oraz jej morfologię i skład. PEO przeprowadzano w roztworze wodorotlenku potasu z dodatkiem metakrzemianu sodowego. Podkładką było czyste aluminium. Stosowane były przebiegi o różnym stosunku średniej gęstości prądowej anodowej do katodowej. Skład fazowy warstw został określony na drodze analizy dyfrakcji promieni rentgenowskich. Morfologia warstw tlenkowych była badana na drodze obserwacji pod skaningowym mikroskopie elektronowym.

12

Plazmowe utlenianie elektrolityczne aluminium zarys technologii procesu

Gębarowski W., Pietrzyk S.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 4

237-242

PL

Plazmowe utlenianie elektrolityczne pozwala otrzymywać na stopach aluminium tlenkowe warstwy ochronne o wysokich parametrach mechanicznych, znacznie przewyższających powłoki otrzymywane na drodze tradycyjnego anodowania. Jest to spowodowane ich litą strukturą, zawierającą dużą ilość twardych faz krystalicznych Al2O3. Warstwy charakteryzują się bardzo dużą twardością, odpornością na ścieranie, posiadają znakomitą przyczepność do podłoża i dobrą odporność na korozję. Własności otrzymywanych powłok zależą głównie od warunków prądowych oraz składu i temperatury elektrolitu. Wysokie potencjały międzyelektrodowe w trakcie trwania procesu wywołują mikrowyładowania, powodujące przebijanie warstewki utlenionej i występowanie lokalnie bardzo wysokich temperatur, odpowiadających za specyficzną budowę i własności warstwy tlenkowej.

EN

Plasma electrolytic oxidation is the relatively new method of oxide layers formation on aluminium alloys. Plasma electrolytic oxide coatings have more advantageous mechanical properties than coatings obtained in traditional anodizing. It is due to dense structure with high content of hard, crystalline phases of Al2O3. Coatings offer very high hardness, wear resistance, great interfacial adhesion and good corrosion resistance. Thickness of alumina layers can reach up to 300 [mi]m. The final properties of coatings depend on the process parameters like: current conditions, composition and temperature of electrolyte. During the process high potentials occur, which result in electric breakdowns of oxide layer visible as a short duration micro-arcs on whole surface of electrode. These micro breakdowns locally heat up oxide to very high temperatures, which leads alumina fusing. This phenomenon is responsible for the specific morphology of oxide layer. Plasma electrolytic oxidation is environmentally friendly because of high diluted electrolytes are used. Coatings have many applications in industry, especially in areas with particularly high endurance requirements. Additionally this technique gives great possibilities to producing many different composites coatings.