Завантажити повну версію статті (в PDF форматі)

О. І. Пилипенко
«Одержання оксидних покриттів на титановому стопі Ti₆Al₄V методом електрохемічного окиснення у розчинах сукцинатної кислоти»
0111–0126 (2022)

PACS numbers: 81.16.Pr, 81.65.Mq, 81.65.Rv, 82.45.Bb, 82.45.Yz, 87.85.jj, 87.85.Rs

Представлено результати дослідження особливостей формування тонких інтерференційно-забарвлених оксидних плівок на стопі Ti₆Al₄V у водних розчинах сукцинатної кислоти. За результатами досліджень одержано кінетичні залежності, які показують зміну напруги на комірці під час електролізи й уможливлюють відстежити динаміку утворення оксидного шару на стопі. Встановлено, що характер зміни напруги на комірці, який відповідає формувальній залежності електроокиснення стопу, залежить від концентрації кислоти у розчині та величини анодної густини струму. За концентрації кислоти на рівні 0,5–5 г/дм³ та густини струму j_a у 0,8–1,5 мА/см² суцільна оксидна плівка не утворюється і задане значення напруги на комірці не досягається, що зумовлено утворенням оксидів титану проміжних ступенів окиснення. Підвищення j_a до значень у 2 мА/см² та вище за одночасного збільшення концентрації кислоти понад 5 г/дм³ зумовлює лінійний хід кінетичних залежностей, що вказує на утворення суцільних оксидних плівок на поверхні стопу; для розчинів з більш низькою концентрацією спостерігається часткове руйнування плівки. Одержані дані підтверджуються результатами електрохемічних мірянь, які дали змогу встановити наявність на поляризаційних кривих площадок, які відповідають утворенню проміжних оксидів. Дані, одержані за результатами проведення експериментів з оксидування стопу у стаціонарному ґальваностатичному режимі, вказують на те, що швидкість окиснення металу за j_a > 2 мА/см² лінійно пропорційна густині струму. Максимальна величина товщини оксидної плівки, одержаної за даних умов, визначається досягнутим значенням напруги на комірці та не залежить від інших параметрів електролізи (густини струму та концентрації електроліту). Кулонометричні дані, одержані при електролізі, уможливили провести розрахунок товщини одержаних плівок і встановити відповідність між цією характеристикою та значенням напруги на комірці. Товщина одержаних плівок змінюється у діяпазоні 72–215 нм, що на два порядки більше за товщину плівок природнього походження. Колір забарвлення оксидної плівки визначається заданим значенням напруги формування та не залежить від густини струму і концентрації карбонової кислоти. Одержані дані пояснюються тим, що формування оксидних плівок у ґальваностатичному режимі проходить за умов наявности постійного ґрадієнту потенціялу в оксиді. Підвищення величини прикладеної до комірки напруги зумовлює пропорційне зростання максимальної товщини оксиду, оскільки приводить до збільшення пропущеної через ланцюг кількости електрики та відповідного зростання маси окисненого металу. Одержані дані дають змогу стверджувати, що вибір режимів анодного окиснення стопу для розробки технології електрохемічного оксидування титанових імплантатів має ґрунтуватися на результатах дослідження функціональних властивостей одержаних покриттів

Keywords: електрохемічне оксидування, імплантат, оксидна плівка, діоксид титану, бар’єрний шар, поверхневе модифікування, біосумісне покриття