Потенциостатическое исследование покрытий TiO2 на титане и его сплавах

12 Марта в 20:59 1013 0


При исследовании поведения электродного потенциала в качестве электролита использовался физиологический раствор. Измерения производились с помощью потенциостата П-5848. Электролитической ячейкой служила стеклянная банка емкостью 0,5 л, закрывавшаяся полиэтиленовой крышкой, через отверстия которой вводились держатели для трех электродов: электрода сравнения, исследуемого образца и рабочего электрода для измерения тока коррозии при испытаниях на определение тока коррозии.

В качестве электрода сравнения был выбран графит, потенциал которого в физиологическом растворе оставался постоянным в течение длительного времени. В качестве рабочего электрода также использовали графит.

Предварительными наблюдениями было установлено, что как чистый титан марки ВТ1-0, так и его сплавы ВТ5-1 и ВТ16 имеют похожее поведение электродного потенциала во времени к графитовому электроду - сначала происходит скачок до уровня порядка -500 мВ, затем почти экспоненциальный рост до установления небольшого отрицательного уровня порядка 100—150 мВ. Такое поведение характерно для титана и связано с его пассивацией - образованием гелеобразного оксидного слоя, обладающего достаточно высоким электросопротивлением. Однако такой слой легко удаляется обычной фильтровальной бумагой после извлечения образца из электролита, т.к. потенциал снова падает практически до той же величины -500 мВ при последующем погружении с последующей репассивацией.

Образцы с покрытием, полученным методом микродугового оксидирования (МДО), ведут себя несколько иначе. Было отмечено, что после промывки в обычной проточной и холодной дистиллированной воде наблюдается сначала скачок потенциала до +300 мВ, затем наблюдается достаточно быстрый спад, и в конечном счете устанавливается близкий к нулевому, но все же отрицательный потенциал. Однако после промывки в течение 15 мин в кипящей дистиллированной воде сразу наблюдается скачок потенциала в отрицательном направлении до уровня около -150 мВ с повышением до уровня около -50 мВ за 40 мин. Такое поведение потенциала можно связать с присутствием следов электролита в поверхностном слое покрытия после оксидирования. Поэтому в дальнейшем все результаты получены в образцах, предварительно прокипяченных 15 мин в дистиллированной воде.


fiksacia29.jpg
Испытания на трение и изгибную деформацию (1 и 2%) образца ВТ1-0, оксидированного в фосфорной кислоте

На рисунках представлены результаты исследования электродного потенциала титановых сплавов ВТ5-1 и ВТ16, оксидированных в разных электролитах. Из этих данных видно, что поведение электродного потенциала различается достаточно сильно. Наиболее близким к нулевому уровню оказывается потенциал образцов обоих сплавов, оксидированных в фосфорной кислоте. В этом случае имеется очень небольшой начальный всплеск потенциала и быстрый выход на постоянный, близкий к нулевому уровень. Близко к этому поведение потенциала образцов ВТ5-1, оксидированных в щелочи.
fiksacia30.jpg

Более сильное отличие заметно в случае оксидирования в электролите №2, в особенности для сплава ВТ5-1, для которого поведение потенциала φ(t) напоминает соответствующую кривую для чистого титана, но с пониженным уровнем начального потенциала (-175 мВ).


А.В. Карпов, В.П. Шахов
Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики


Похожие статьи
показать еще
 
Травматология и ортопедия