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

• Autorzy: Brojanowska, A. , Kowalczyk, K. , Gąglewska, N. , Sobiecki, J. R.

Warianty tytułu

EN

The influence of the oxidizing voltage in the PEO process on the structure and properties of the oxide layer obtained on the nitrided titanium Grade 2

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

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.

Słowa kluczowe

PL

plazmowe utlenianie elektrolityczne; azotowanie jarzeniowe; tytan Grade 2; adhezja; właściwości korozyjne

EN

plasma electrolytic oxidation; glow discharge nitriding; titanium Grade 2; adhesion; corrosion properties

• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 2
• Strony: 42--47
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Brojanowska, A.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej,

autor

Kowalczyk, K.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Gąglewska, N.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

autor

Sobiecki, J. R.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Marciniak J.: Biomateriały. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002.
• [2] Lutjering G., Williams J.C.: Titanium. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2003.
• [3] Brunette D.M., Tengrall P. et al.: Titanium in Medici-ne, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2001.
• [4] Wierzchoń T., Czarnowska E., Krupa D.: Inżynieria powierzchni w wytwarzaniu biomateriałów tytanowych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2004.
• [5] Liu X., Chu P., Liu X., Chu P.K., Ding Ch.: Surface modification of titanium, titanium alloys, and related materials for biomedical applications. „Material Science and Engineering" 2004, 47, 49.
• [6] Williams D.F.: Biocompatibility of Clinical Implant Materials. CRC Press, Boca Raton 1981.
• [7] Scarano A., Piattelli M., Vrespa G., Caputi S., Piattelli A.: Bacterial adhesion on titanium nitride-coated and uncoated implants: an in vivo human study. „Journal of Oral Implantology" 2003, vol. 29, issue 2, p. 80-85.
• [8] Dion L, Baquey C., Candelon B., Monteites J.R.: Hemocompatibility of titanium nitride. „International Journal of Artificial Organs" 1992, 15, 617.
• [9] Brojanowska A., Tarnowski M., Rutkowski P., Wierzchoń T.: Odporność korozyjna tytanu po procesach niskotemperaturowego azotowania jarzeniowego w obszarze plazmy. „Ochrona przed Korozją" 2013, nr 5, s. 217.
• [10] Ossowski M., Tarnowski M., Borowski T., Brojanowska A., Wierzchoń T.: Azotowanie z aktywnym ekranem jako alternatywa dla azotowania jarzeniowego tytanu i jego stopów w aspekcie zwiększenia ich właściwości użytkowych. „Inżynieria Materiałowa" 2012, nr 4, 236.
• [11] Brojanowska A., Ossowski M., Borowski T., Kamiński J., Wierzchoń T.: Odporność korozyjna w roztworach Ringera i Hanka warstw tlenoazotowanych wytworzonych na stopie Ti6AI4V w procesie niskotemperaturowego tlenoazotowania jarzeniowego. „Inżynieria Materiałowa" 2009, nr 5, s. 388,
• [12] Ossowski M., Brojanowska A., Major R., Morgiel J., Wierzchoń T.: Struktura i właściwości warstw tlenoazotowanych na stopie tytanu Ti6AI4V wytworzonych w warunkach wyładowania jarzeniowego. „Inżynieria Materiałowa" 2008, nr 6, s. 917.
• [13] Sobiecki J.R., Ossowski M., Brojanowska A., Rajchel B., Wierzchoń T.: Wear and corrosion resistance of diffusive layers produced on titanium alloy by glow-discharge surface treatment. Proceedings of the 17th Congress of International Federation of Heat Treat¬ment and Surface Engineering, Kobe Japan, 27-30 October2008, 197.
• [14] Brojanowska A., Kowalczyk K., Sadłowska D., Sobiecki J.R.: Corrosion properties of anodically oxidised and alkaline treated titanium nitride. „Solid State Phenomena" 2015, 227, 467.
• [15] Kowalczyk K., Brojanowska A., Sobiecki J.R: Corrosion Properties of Oxide Layers Produced on Titanium Nitride by Means of Plasma Electrolytic Oxidation of Various Duration. „Solid State Phenomena" 2015, 227, 475.
• [16] Sobiecki J.R., Brojanowska A., Kowalczyk K.: Corrosion properties of plasma oxidized titanium nitride for biomedical applications. „Solid State Phenomena" 2015,227,471.
• [17] Brojanowska A., Tarnowski M., Rutkowski P., Wierzchoń T.: Wpływ temperatury procesu azotowania jarzeniowego na odporność korozyjną warstw azotowanych wytworzonych na tytanie Grade 2 i stopie tytanu Ti6AI7Nb. „Inżynieria Materiałowa" 2013, nr 6, 647.
• [18] Gębarowski W., Pietrzak S.: Plazmowe utlenianie elektrolityczne aluminium. Zarys technologii procesu. „Rudy i Metale Nieżelazne" 2012, nr 4, s. 237.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.