Poprawa odporności korozyjnej stopu Wironit przez modyfikację jego powierzchni

• Autorzy: Rylska, D. , Wendler, B. , Sokołowski, J.

Warianty tytułu

EN

The improvement of Wironit alloy’s corrosion resistance by means of its surface modification

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem pracy było zbadanie odporności korozyjnej stopu kobaltowo-chromowego z dodatkiem molibdenu (nazwa handlowa Wironit ) po zastosowaniu różnych metod modyfikacji powierzchni w celu uniknięcia niekorzystnych dla organizmu ludzkiego zjawisk będących efektem degradacji korozyjnej. Zastosowano metody polegające na naniesieniu powłoki ochronnej ekranującej (jako bariera) podłoże metaliczne od środowiska oraz modyfikację powierzchni własnej tworzywa metalicznego. W pracy oceniono odporność korozyjną powłok SiC i TiN na powierzchni Wironitu osadzonych za pomocą metody magnetronowej (SiC) oraz łukowej (TiN). Ponadto podjęto próby poprawy własności ochronnych powierzchni stopu za pomocą pasywacji elektrochemicznej. Do oceny podatności powłok i powierzchni spasywowanych na korozję w środowisku 0,9% NaCl wykorzystano przyspieszone badania elektrochemiczne metodą potencjodynamiczną. Odporność korozyjna stopu Wironit po pokryciu powłoką SiC oraz TiN uległa poprawie w porównaniu z materiałem nie poddawanym żadnym procesom zabezpieczenia przeciwkorozyjnego. Analizując wyniki badań dla stopu pasywowanego, stwierdzono, że pasywacja elektrochemiczna przy potencjale ze środka zakresu pasywnego dla tego stopu również zapewnia zwiększenie odporności korozyjnej w porównaniu z materiałem niemodyfikowanym.

EN

The most common metals and alloys used in dentistry may be exposed to a process of corrosion in vivo that make them cytotoxic. The biocompatibility of dental alloys is primarily related to their corrosion behaviour. Firstly, the goal of this study was to clarify the effect of different methods of Wironit (commercially used Co-Cr base dental alloy) surface protection against corrosion in human’s body environment. Secondly to compare the protective effects gained on both types of coatings and surfaces modifications on corrosion behaviour. Two types of coatings, TiN, SiC and surface modification by means of electrochemical passivation process were employed. TiN was obtained by physical vapour deposition (PVD) process; SiC coatings by magnetron sputtered PVD method. Also the passive oxide films were formed by electrochemical oxidation at two different potentials from passive range for this alloy. The corrosion resistance of the samples was evaluated by anodic polarization. Solution of 0.9% NaCl was used as an electrolyte in the research. Morphological alternations before and after corrosion testing were studied by SEM. In the comparison to control sample of castings without protective coatings or surface modification, castings covered with titanium nitride and silicon carbide coatings showed higher corrosion resistance. Also the electrochemical passiviation at potential from the middle of passive range improved anticorrosion parameters.

Słowa kluczowe

PL

korozja elektrochemiczna; SiC; TiN; stopy dentystyczne; pasywacja elektrochemiczna

EN

electrochemical corrosion; SiC; TiN; dental alloys; electrochemical passivation

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 6
• Strony: 824--827
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Rylska, D.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka,

autor

Wendler, B.

• Instytut Inżynierii Materiałowej, Politechnika Łódzka

autor

Sokołowski, J.

• Zakład Stomatologii Ogólnej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi

Bibliografia

• [1] Craig R. G., Powers J. M., Wataha J. C.: Materiały stomatologiczne. Wydawnictwo Medyczne Urban & Partner, Wrocław (2000).
• [2] Nawrat G., Simka W.: Polerowanie elektrolityczne i pasywacja elektrochemiczna implantów z tytanu i jego stopów. Przemysł Chemiczny 82 (8-9) (2003) 851÷854.
• [3] Shmalz G., Garhammer P.: Biological interactions of dental cast alloys with oral tissues. Dental Materials 18 ( 2002) 396÷406.
• [4] Gurappa I.: Characterization of different materials for corrosion resistance under simulated body fluid conditions. Materials Characterization 49 (2002) 73÷79.
• [5] Benatti O., Miranda W., Muench A.: In vitro and in vivo corrosion evaluation of nickel-chromium- and copper-aluminium-based alloys. The Journal of Prosthetic Dentistry 84 (2000) 360÷363.
• [6] Roach M., Wolan J., Parsell D., Bumgardner J.: Use of X-ray photoelectron spectroscopy and cyclic polarization to evaluate the corrosion behaviour of six nickel-chromium alloys before and after porcelain-fused-tometal firing. The Journal of Prosthetic Dentistry 84 (2000) 623÷634.
• [7] Przybyszewska-Doroś I., Okrój W., Walkowiak B.: Modyfikacje powierzchni implantów metalicznych. Inżynieria Biomateriałów 43-44 (2005) 52÷62.
• [8] Marciniak J., Chrzanowski W., Paszenda Z., Ziębowicz A.: Warstwy pasywne wytworzone metodą utleniania anodowego na implantach ze stopów tytanu. Inżynieria Materiałowa 5 (2005) 707÷710.
• [9] Bae I. J., Standard O. C., Roger G. J., Brazil D.: Phase and microstructural development in alumina sol-gel coatings on CoCr alloy. J. Mater. Sci. Mater. Med. 15 (2004) 959÷966.
• [10] Orlicki R.: Biomateriały metaliczne na konstrukcje stomatologiczne i ich odporność korozyjna. Ochrona przed Korozją 11 ( 2005) 358÷362.
• [11] Marciniak J. i inni: Struktura i własności fizykochemiczne warstw pasywno– węglowych na implantach ze stali chromowo-niklowo-molibdenowych. Inżynieria Materiałowa 5 (2005) 440÷443.
• [12] Rylska D., Kucharski D.: Ocena odporności korozyjnej stopu Wironit po pasywacji elektrochemicznej przy różnych potencjałach. Inżynieria Materiałowa XXXI 4 (2010) 1186÷1189.
• [13] Wierzchoń T., Precht W., Ulbin-Pokorska I., Sikorski K.: Struktura i odporność korozyjna warstw azotku chromu wytwarzanych na stali metodą próżniowego odparowania łukowego. II Ogólnopolska Konferencja Naukowa Nowe Technologie w Inżynierii Powierzchni. Inżynieria Materiałowa XXI 6 (2000) 473÷477.
• [14] Peterson C., Hillberry B., Heck D.: Component wear of total knee prostheses using Ti‑6Al‑4V, titanium nitride coated Ti‑6Al‑4V and cobalt‑chromium‑molybdenum femoral components. J. Biomed. Mater. Res. 22 (1988) 887÷903.
• [15] Thull R.: Korosionseigenschaften mit Titan‑Niob‑Oxinitrid beschichteter Dentallegirungen. Dtsch. Zahnärztl. 46 (11) (1991) 712÷717.
• [16] Wisbey A., Gregson P., Tuke M.: Application of PVD TiN coating to Co‑Cr‑Mo based surgical implants. Biomaterials 8 (6) (1987) 477÷480.
• [17] Walkowicz J., Bujak J., Miernik K., Smolik J.: Badania trwałościowe powłok TiN oraz TiC/Ti(C. N)/TiN. I Ogólnopolska Konferencja Naukowa Nowoczesne Technologie w Inżynierii Powierzchni, Łódź-Spała 20÷23.09.1994. Wyd. Kwadrat, Łódź (1994) 219÷224.
• [18] Sokołowski J.: Ocena przydatności ochronnych powłok azotku tytanu wytworzonych na metalowych elementach uzupełnień protetycznych. Praca habilitacyjna. Akademia Medyczna w Łodzi, Łódź (2001).
• [19] Aspenberg P., Anttila A., Konttinen Y. T., Lappalainen R., Goodman S. B., Nordsletten L., Santavirta S.: Benign response to particles of diamond and SiC: bone chamber studies of new joint replacement coating materials in rabbits. Biomaterials 17 (80) (1996) 807÷812.
• [20] Cogan S. F., Edell D. J., Guzelian A. A., Ping Liu Y., Edell R.: Plasmaenhanced chemical vapour deposited silicon carbide as an implantable dielectriccoating. J. Biomed. Mater. Res. A. 67 (3) (2003) 856÷867.
• [21] Ledermann N., Baborowski J., Muralt P.: Sputtered silicon carbide thin films as protective coating for MEMS applications. Surface and Coatings Technology 125 (2000) 246÷250.
• [22] Li X., Wang X., Bondokov R., Morris J., An Y. H., Sudarshan T. S.: Micro/ nanoscale mechanical and tribological characterization of SiC for orthopedic applications. J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater. 72B (2) (2005) 353÷361.
• [23] Klimek L.: Budowa i odporność korozyjna warstw azotku i węglikoazotku tytanu na stomatologicznym stopie WIRONIT. Inżynieria Biomateriałów – Engineering of Biomaterials 42-43 (2005) 40÷43.
• [24] Klimek L.: Warstwy węglikoazotków tytanu na stomatologicznym stopie HAERENIUM. Inżynieria Powierzchni 4 (2004) 63÷66.
• [25] Rylska D., Sokołowski J., Klimek L.: Corrosion resistance investigations of prosthetic dental alloys coated by TiN. Annals of Transplantation 9 (1A) (2004) 104÷108.
• [26] Rylska D., Klimek L.: Microstructure and corrosion characteristics of prosthetic dental alloys coated by TiN. Acta Metallurgica Slovaca 10 (2004) 938÷942.