Формування оксидних плівок на сплаві ВТ6 в умовах анодної поляризації у розчинах H2SO4

Автор(и)

  • Alexei Pilipenko Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-5004-3680
  • Hanna Pancheva Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-9397-3546
  • Viktoriya Deineka Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0002-5781-7092
  • Roman Vorozhbiyan Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-0864-2281
  • Marina Chyrkina Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023, Україна https://orcid.org/0000-0002-2060-9142

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.132521

Ключові слова:

оксидні плівки, діоксид титану, імплантат, електрохімічне оксидування, формувальна залежність

Анотація

Наведені результати дослідження процесу електрохімічного оксидування титанового сплаву ВТ6 у розчинах H2SO4. Показано, що характер залежностей формовки зразків сплаву залежить від величини густини струму. При j<0,5 А·дм–2 суцільна оксидна плівка на поверхні сплаву не утворюється і задане значення напруги не досягається. При j>0,5 А·дм–2 на поверхні сплаву утворюється суцільна оксидна плівка та спостерігається лінійна характер залежностей. Плівки, одержані в цих умовах, відносяться до інтерференційно-забарвлених. Гранична товщина плівки визначається заданою величиною U і не залежить від інших параметрів електролізу. Для ряду однакових значень Uф залежність τ–j має лінійну форму. Колір оксидної плівки визначається значенням напруги і не залежить від густини струму та концентрації електроліту. Встановлена відповідність кольору плівки і величини Uф в діапазоні значень 10–100 В. Ефект пояснюється тим, що утворення плівки при анодній поляризації відбувається в умовах наявності градієнта потенціалу, величина якого для титану постійна. Збільшення заданої величини Uф приводить до пропорційного збільшення максимальної товщини оксиду, яка визначає колір її забарвлення. Результати дослідження з визначення впливу параметрів електролізу на характеристики оксидних плівок дозволили обґрунтувати режим отримання плівок TiO2 на поверхні сплаву ВТ6. Отримані дані є передумовою для розробки технології електрохімічного оксидування титанових імплантатів для надання їх поверхні функціональних властивостей

Біографії авторів

Alexei Pilipenko, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра технічної електрохімії

Hanna Pancheva, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра охорони праці та навколишнього середовища

Viktoriya Deineka, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра спеціальної хімії та хімічної технології

Roman Vorozhbiyan, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра автоматизації технологічних систем та екологічного моніторингу

Marina Chyrkina, Національний університет цивільного захисту України вул. Чернишевська, 94, м. Харків, Україна, 61023

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра спеціальної хімії та хімічної технології

Посилання

  1. Ellerbrock, D., Macdonald, D. D. (2014). Passivity of titanium, part 1: film growth model diagnostics. Journal of Solid State Electrochemistry, 18 (5), 1485–1493. doi: 10.1007/s10008-013-2334-6
  2. Popa, M. V., Vasilescu, E., Drob, P., Anghel, M., Vasilescu, C., Mirza-Rosca, I., Santana Lopez, A. (2002). Anodic passivity of some titanium base alloys in aggressive environments. Materials and Corrosion, 53 (1), 51–55. doi: 10.1002/1521-4176(200201)53:1<51::aid-maco51>3.0.co;2-6
  3. Garg, H., Bedi, G., Garg, A. (2012). Implant surface modifiations: a review. J. Clin. Diagn. Res., 6 (2), 319–324.
  4. Liu, X., Chu, P., Ding, C. (2004). Surface modification of titanium, titanium alloys, and related materials for biomedical applications. Materials Science and Engineering: R: Reports, 47 (3-4), 49–121. doi: 10.1016/j.mser.2004.11.001
  5. Mandracci, P., Mussano, F., Rivolo, P., Carossa, S. (2016). Surface Treatments and Functional Coatings for Biocompatibility Improvement and Bacterial Adhesion Reduction in Dental Implantology. Coatings, 6 (1), 7. doi: 10.3390/coatings6010007
  6. John, A. A., Jaganathan, S. K., Supriyanto, E., Manikandan, A. (2016). Surface Modification of Titanium and its Alloys for the Enhancement of Osseointegration in Orthopaedics. Current Science, 111 (6), 1003. doi: 10.18520/cs/v111/i6/1003-1015
  7. Diefenbeck, M., Mückley, T., Schrader, C., Schmidt, J., Zankovych, S., Bossert, J. et. al. (2011). The effect of plasma chemical oxidation of titanium alloy on bone-implant contact in rats. Biomaterials, 32 (32), 8041–8047. doi: 10.1016/j.biomaterials.2011.07.046
  8. Park, E.-J., Song, Y.-H., Hwang, M.-J., Song, H.-J., Park, Y.-J. (2015). Surface Characterization and Osteoconductivity Evaluation of Micro/Nano Surface Formed on Titanium Using Anodic Oxidation Combined with H2O2 Etching and Hydrothermal Treatment. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 15 (8), 6133–6136. doi: 10.1166/jnn.2015.10469
  9. Lubas, M., Sitarz, M., Jasinski, J. J., Jelen, P., Klita, L., Podsiad, P., Jasinski, J. (2014). Fabrication and characterization of oxygen – Diffused titanium using spectroscopy method. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 133, 883–886. doi: 10.1016/j.saa.2014.06.067
  10. Sul, Y.-T., Johansson, C. B., Jeong, Y., Albrektsson, T. (2001). The electrochemical oxide growth behaviour on titanium in acid and alkaline electrolytes. Medical Engineering & Physics, 23 (5), 329–346. doi: 10.1016/s1350-4533(01)00050-9
  11. Sul, E. T., Byon, E., Wennerberg, A. (2008). Surface characteristics of electrochemically oxidized implants and acid-etched implants: surface chemistry, morphology, pore configurations, oxide thickness, crystal structure, and roughness. Int. J. Oral Maxillofac. Implants, 23 (4), 631–640.
  12. Fojt, J. (2012). Ti–6Al–4V alloy surface modification for medical applications. Applied Surface Science, 262, 163–167. doi: 10.1016/j.apsusc.2012.04.012
  13. Veiga, C., Davim, J. P., Loureiro, A. J. R. (2012). Properties and applications of titanium alloys: a brief review. Rev. Adv. Mater. Sci., 2, 14–34.
  14. Pilipenko, A. I., Pospelov, A. P., Kamarchuk, G. V., Bondarenko, I. S., Shablo, A. A., Bondarenko, S. I. (2011). Point-contact sensory nanostructure modeling. Functional materials, 18 (3), 324–327.
  15. Pospelov, A. P., Pilipenko, A. I., Kamarchuk, G. V., Fisun, V. V., Yanson, I. K., Faulques, E. (2014). A New Method for Controlling the Quantized Growth of Dendritic Nanoscale Point Contacts via Switchover and Shell Effects. The Journal of Physical Chemistry C, 119 (1), 632–639. doi: 10.1021/jp506649u
  16. Adya, N., Alam, M., Ravindranath, T., Mubeen, A., Saluja, B. (2005). Corrosion in titanium dental implants: literature review. The Journal of Indian Prosthodontic Society, 5 (3), 126. doi: 10.4103/0972-4052.17104
  17. Mohammed, M. T., Khan, Z. A., Siddiquee, A. N. (2014). Surface Modifications of Titanium Materials for developing Corrosion Behavior in Human Body Environment: A Review. Procedia Materials Science, 6, 1610–1618. doi: 10.1016/j.mspro.2014.07.144
  18. Wang, G., Li, J., Lv, K., Zhang, W., Ding, X., Yang, G. et. al. (2016). Surface thermal oxidation on titanium implants to enhance osteogenic activity and in vivo osseointegration. Scientific Reports, 6 (1). doi: 10.1038/srep31769
  19. Hayle, S. T. (2014). Synthesis and Characterization of Titanium Oxide Nanomaterials Using Sol-Gel Method. American Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2 (1), 1. doi: 10.11648/j.nano.20140201.11
  20. De Maeztu, M. A., Alava, J. I., Gay-Escoda, C. (2003). Ion implantation: surface treatment for improving the bone integration of titanium and Ti6Al4V dental implants. Clinical Oral Implants Research, 14 (1), 57–62. doi: 10.1034/j.1600-0501.2003.140108.x
  21. Pilipenko, A., Pancheva, H., Reznichenko, A., Myrgorod, O., Miroshnichenko, N., Sincheskul, A. (2017). The study of inhibiting structural material corrosion in water recycling systems by sodium hydroxide. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (1 (86)), 21–28. doi: 10.15587/1729-4061.2017.95989
  22. Pancheva, H., Reznichenko, A., Miroshnichenko, N., Sincheskul, A., Pilipenko, A., Loboichenko, V. (2017). Study into the influence of concentration of ions of chlorine and temperature of circulating water on the corrosion stability of carbon steel and cast iron. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (6 (88)), 59–64. doi: 10.15587/1729-4061.2017.108908
  23. Sincheskul, A., Pancheva, H., Loboichenko, V., Avina, S., Khrystych, O., Pilipenko, A. (2017). Design of the modified oxide-nickel electrode with improved electrical characteristics. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (89)), 23–28. doi: 10.15587/1729-4061.2017.112264
  24. Blondeau, G., Froelicher, M., Froment, M., Hugot-Le-Goff, A. (1977). Structure and growth of anodic oxide films on titanium and TA6V alloy. Journal of the Less Common Metals, 56 (2), 215–222. doi: 10.1016/0022-5088(77)90043-1
  25. Aladjem, A. (1973). Anodic oxidation of titanium and its alloys. Journal of Materials Science, 8 (5), 688–704. doi: 10.1007/bf00561225

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-05-29

Як цитувати

Pilipenko, A., Pancheva, H., Deineka, V., Vorozhbiyan, R., & Chyrkina, M. (2018). Формування оксидних плівок на сплаві ВТ6 в умовах анодної поляризації у розчинах H2SO4. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6 (93), 33–38. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.132521

Номер

Том 3 № 6 (93) (2018): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Alexei Pilipenko, Hanna Pancheva, Viktoriya Deineka, Roman Vorozhbiyan, Marina Chyrkina

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.