Procedura de măsurare a rezistenței de tranziție

Ca influență încă a diferiților parametri privind calitatea AIP anodizare a fost investigată prin prezența comună a 2 sau 3 din aliaje de titan, a fost de a studia procesul natural al aliajelor anodizate separat. Studiul rezistențele valori la diferite tensiuni și separat de oxidare BT1-0 VT5-1 în impulsuri de curent a arătat că pentru tensiunile de funcționare regiunea BT1-0 a fost 100-110 V (limita superioară a scăzut la 10V) și pentru VT5-1 - 95- 105 V, adică, practic aproape neschimbat.

Cu toate acestea, în cazul în care AIP VT5-1 Rn aceeași ca și în comun, iar cazul separat de oxidare (de ordinul 17-24 mOhm cm²), Apoi, există o creștere semnificativă a VT1-0 ARn la oxidare separat (12-17 mOhm cm² în loc de 5-8 cm mOhm² la articulația). Doar la o tensiune de 119 de oxidare comun a dat rezistența de contact de 17,5 milliohms vezi AIP².

Când cuplat cu tendința de creștere arc rezistență la oxidare tensiune de tranziție de la oxidare AIP VT1-0, în timp ce VT5-1 (ca în ambele aliaje la oxidare separată) nu există o astfel de tendință.

Influența raportului de frecvență și datoria de curent cu impulsuri

tensiunea de lucru pentru a studia efectul acestor parametri au fost aleși dintre 102 V ca primirea AIP condiționate corespunzător toate cele trei aliaje într-o îmbinare și prelucrarea separată la frecvențe de 0,5, 1, 2, 5 și 10 Hz și un ciclu de curent continuu 0.1, 0.2 0,5 și 0,75. Rezultatele arată că, dacă BT1-0 și VT16 în toate experimentele de acoperire a dat condiționare, VT5-1 numai atunci când raportul taxei de 0,75 a dat un strat de culoare gri închis neted. Figura arată dependența Rn-KCKB la frecvențe diferite de formare condiționate aliaje AIP BT1-0 și VT16. Datele obținute arată că BT1-0 are o tendință de creștere de la un mic raport ARn taxe pentru toate celelalte frecvențe de 10 Hz. Aparent, cu o astfel de frecvență suficient de mare cu creșterea porozității pauzei dintre impulsuri devine foarte mică și insuficientă pentru a restabili starea de echilibru inițial ca și electrolit sau o suprafață solidă.

Aceeași tendință se observă la o frecvență de 5 Hz, dar cu creșterea porozității 0.5-0.75.

Figura arată dependența .rn AIP aliaj VT16 a raportului datoria de curent cu impulsuri. Dacă există 0.5Hz slab exprimat tendința de creștere a ARn Kskv apoi la 5 și 10 Hz, există o ușoară reducere pentru aceleași motive ca și în BT1-0. O trăsătură distinctivă a VT16 aliaj este o gamă dispersie restrânsă de valori .rn pentru toate frecvențele la orice Kskv care permite să încheie ARn AIP independența practică a aliajului pe raportul de frecvență și datoria.

Acest lucru poate indica în mod indirect faptul că firul este determinat strat barieră ARn având o densitate ridicată și se formează în timpul 20-30 de secunde. Poros strat exterior structura de sârmă și are un model substanțial radial nu contribuie la rezistența de contact.

Tensiuni 102 V pentru VT5-1 insuficientă pentru formarea acoperire completă. Pentru a elimina acest aliaj la fața locului AIP este necesară pentru a crește tensiunea. Creșterea tensiunii la 10 V a apărut excesivă. Numai în cazul în care raportul datoria de 0,1 au fost preparate prin acoperirea condiționat. Aparent, tensiunea de funcționare ar trebui să fie ridicat la 106-108 V.

Efectul timpului de oxidare asupra rezistenței de contact VT16

Anterior, a fost o determinare experimentală a efectului timpului de oxidare în rezistența de contact și AIP BT1-0 VT5-1 aliaje, ceea ce a permis anodizare considerat suficient timp de 4 minute. Acest experiment ar trebui să arate dacă acest lucru este suficient timp pentru VT16 anodizare din aliaj. Sa stabilit că deja în 30 de secunde. AIP acest aliaj trece prin toate nuanțele de culoare, deoarece Acesta a reușit să captureze doar culoarea violet în 20 de secunde. anodizarea scânteie electrică. Pentru mai mult timp formează un gri API neted inchis. Astfel, a determinat că intervalul de tensiune de funcționare pentru VT16 nu este schimbat în timpul tranziției de la curentul alternativ la (90-102 C). În gama de tensiune VT1-0 90-110 condiționat în DC AIP redus la 100-110 într-un curent de impulsuri. In VT5-1, banda de compensare cu 95-102 la 100-107 V. curent comun de puls de oxidare este posibilă într-un interval îngust de 100-102 V, și o constantă - în intervalul 95-102 V. In DC există o oarecare scădere a rezistenței de tranziție în intervalul tensiunile de funcționare în mod substanțial toate cele trei aliaje, în timp ce atunci când un impuls de curent se observă ARn permanență. În cazul în care puls anodizare gamă separată de tensiune de operare curent pentru acoperiri conditionate a rămas neschimbat la BT1-0 și VT5-1. Rafting pe creșterea sunt aranjate în Rn seria VT16 VT1-0 VT5-1. rezistență de contact este, practic, AIP VT16 independent de raportul de frecvență și datoria de impulsuri de curent, în timp ce BT1-0 observate la toate frecvențele (cu excepția 10 Hz) printr-o mică creștere ARn Kskv. Efectul timpului de oxidare asupra aspectului și Rn AIP VT16. Sa constatat că, după doar 30 de secunde. format neted gri AIP, în timp ce Rn timp de 4 minute și în continuare redus la 8,7 minute, creșterea timpului experimental.

Influența compoziției electrolitice asupra formării AIP

Formarea stratului anod-scânteie are loc pe două trasee paralele. Originea - Formarea acoperirii mecanismului coloidal micelară de creștere a straturilor de oxid, iar al doilea - cu privire la formarea de micropori și compuși chimici de la suprafață cu componentele electrolit. Cantitatea de substanță depozitată ca rezultat al interacțiunii chimice cu metalul în cratere de descompunere electrolitice și stratul barieră în porțiunile adiacente pot cuprinde o mai mare parte din greutatea totală a acoperirii (Cernenko și colab., 1991). Trebuie amintit că scânteia anodic procesarea unei cantități mari de oxigen atomic. În plus, în zona de scântei datorită creșterii temperaturii locale până la 2000 ° C are loc în apă termoliza O₂ și H₂. Astfel, hidrogen și oxigen contribuie la formarea AIP.

compoziția fazei AIP variază în grosime. Se constată că modificările de temperatură ridicată apar în straturile interioare și temperatură scăzută - în exterior.

In imediata apropiere densitatea substratului și compoziția diferă de AIP restul acoperirii. Grosimea stratului dens este de 20-30% din grosimea totală. Sa constatat că, în pelicula de oxid exterior strat sunt săruri de electrolit compuși. Mai multe studii au arătat că compoziția AIP depinde în esență de natura electrolitului și concentrația acesteia. Sărurile carbonic, sulfuric și acizi fosforici cuprinde TiO AIP₂ sub formă de anatas și rutil. Raportul dintre ele se schimbă compoziția electrolitului. De exemplu, schimbarea conținutului de Na2SO4 la 4 la 8 g / l soluție de 1% Na₃PO₄ Aceasta cauzează o schimbare de atitudine rutil / anatază 0.2-0.7 (Gordienko și colab., 1989).

Este cunoscut faptul că, la etapa inițială de creștere a APS este activată în volumul de electrolit oxid de anioni: SO₄^2-, PO₄³, dioxid de siliciu₃^2- et al. Ca creștere se produce stratul poros captarea mecanică a componentelor electroliți. Introducerea anionilor în pelicula de oxid a fost studiat de atomul marcat. Grosimea stratului de oxid este distribuit neuniform anioni. In adiacent stratului de barieră metalică este o cantitate minimă de conținutul lor asupra grosimii stratului poros este aproape invariabil, ca un strat de suprafață - cea mai mare cantitate de anioni.

Cele mai multe dintre anioni reținute pori capilari (50-60% din suma totală în AIP). Ele pot fi spălate cu apă. O altă parte a anionilor este ferm conectat cu oxidul de material este distribuit uniform în grosimea sa. Ei umple submicropores sau chimic și oxid de substanțe înrudite structural. Mișcarea anionilor în interiorul AIP de către câmpul electric pentru a migra peste suprafața micro- și pereții submicropores și difuzia în transferul electrolit de la o suprafață la alte părți, precum și prin difuziune prin materialul filmului.

anioni electroliți hidratate participă la formarea straturilor micelare. In plus, anionii sunt formate ca urmare a dizolvării chimice și electrochimice a peliculei de oxid format.

Introducerea anioni de oxid în structura poate avea loc numai după eliberarea lor din învelișul de hidratare. In anodizarea electrochimica oxizii hidratați anioni se deplasează în zona de creștere prin acțiunea curentului și expusă la descărcarea electrochimica. apa ionizata Freed pentru a forma ioni de oxigen activ. Se poate preconiza că substanța stratului de oxid va fi pus în aplicare în primul rând acei anioni complecși hidratate, care sunt evacuate mai ușor. În consecință, atunci când descărcarea de ioni joacă un pas important rol de deshidratare.

Când ion hidratat se produce deformarea mutuală a cochiliei de electroni de molecule de apă în sine și coajă de hidratare. Energia mai mare de ioni de hidratare, mai mare deformarea moleculelor de apă, iar evacuarea mai ușoară a complexului hidratat. Eliberat de hidratare ioni coajă și de descărcare pot intra în film.

Este cunoscut faptul că pentru acoperiri cu scânteie anodice din titan și aliajele sale sunt utilizate soluții de fosforici, acizii sulfuric și amestecuri ale acestora (Gruev și colab., 1988). Acidul fosforic este preferat în mod special în cazul oxidării implanturilor ortopedice realizate din aliaje de titan. Se crede că structura înglobată în stratul de fosfor promovează o mai bună biocompatibilitate cu os și moi țesuturi ale corpului (Thull, 1992- 1994).

Studierea formării AIP în soluțiile de acid fosforic de săruri, în special săruri de sodiu (Gordienko și colab., 1996). Sa constatat că concentrația de fosfor în acoperirii variază în funcție de concentrația electrolitului și modul de oxidare. Atunci când se formează pelicula de oxid într-o regiune Faraday (la -120 V) a conținutului de fosfor în film încetează să mai crească după câteva secunde de anodizare și nu depinde de concentrația Na3PO4. Când modul de anod-scânteie în timpul primelor secunde este introdus creștere de aproximativ 80% în fosfor și conținutul său este continuată timp de 5 min. Numărul de fosfor implantată este direct proporțională cu concentrația de sare în soluția (Gordienko et al., 1996).

Am studiat efectul pH-ului asupra soluțiilor de Na₃PO₄, na₂HPO₄, NaH₂PO₄ aceeași concentrație. Sa constatat că conținutul de fosfor al AIP crește odată cu creșterea tensiunii și pH-ul, în timp ce în modul microarc pH-ului soluției nu afectează punerea în aplicare a acestuia.

Se constată că o scânteie anodizare a aliajelor de titan într-un amestec de H₂SO₄ și H₃PO₄ din film este mai introdus SO₄^2-, decât RO₄³. Sa constatat că conținutul lor este aproximativ egal, și în profunzime cantitate RO43- este extrem de mică într-o porțiune exterioară a stratului poros AIP. Astfel, în prezența SO₄^2- ionii PO₄³ să ia un rol minor în formarea AIP, din cauza mari dificultăți în livrarea grosimii filmului și descărcarea de gestiune. Aparent, cu cât energia interacțiunii SO₄^2- de apă comparativ cu PO₄³ duce la deformări mai mari de molecule de apă în coajă hidrat și facilitează ion descărcare SO₄^2-.

Natura și concentrația electrolitului afectează în primul rând viscozitatea soluției. vâscozitate de creștere stabilizează stratul de gaz (în descărcare în gaz inhibă locațiile arcului electric) și stimulează formarea unui arc electric de tensiune, din cauza care sunt mai uniforme în grosime și structura de acoperire. Introducere Substanțe polianionice (surfactanți) în electrolit și adsorbția lor pe anod facilitează, de asemenea, desfășurarea procesului (Cernenko et al., 1991).

Acoperirea anodică nu trebuie să conțină, de asemenea, urme de electrolit, cum rămășițele lor poate crește dramatic conductivitatea a filmului. Trebuie luată în considerare la apariția suprafeței exterioare și în porii capacitanță strat dublu substanțial cauzat de sorbție impurităților conductoare rămase în interiorul filmului. Prin urmare, spălarea straturilor anod-oxid trebuie să se acorde o atenție specială. clatirea obișnuită cu apă de la robinet nu dă rezultatele dorite. Studiile acoperiri de oxid anodic curenților de coroziune arată că, datorită soldurilor electrolitice în rezistența filmului a curentului este de 6-10 ori mai mare decât acoperirile de coroziune curent spălat bine. Pentru a elimina complet impuritățile bidistilată necesare, deionizata sau ultra apă pură.

În plus electroliți implicate în transferul curentului electric și formarea AIP, proprietățile peliculei de oxid poate fi îmbunătățită prin introducerea aditivilor în compuși electrolit ultrafin refractare (Al₂O₃, MgO, TiO₂, Fe₂O₃ et al.), sunt suspendate. Ca urmare, efectul electroforetică prin electroliza se le depune pe suprafața anodului iar oxidul format structura de captare.

Astfel, compoziția electrolitului și aditivi pentru a avea un efect semnificativ asupra structurii și compoziției AIP, și prin urmare proprietățile suprafeței oxidului, determinând implantul biologic compatibile cu țesuturile corpului. În primul rând, astfel de proprietăți includ absența coroziunii și pătrunderea produselor sale în plasma sanguină, precum și absența potențialului gradientul la limita mediului implantului, contribuie la un implant mai bun vzhivanie în os și țesutul moale.

In experimentele noastre, sa constatat că formarea AIP are loc aderență avantajoasă în structura de acoperire a ionului SO₄^2- comparativ cu PO₄³. Prin urmare, un număr de electroliți a fost testat cu un conținut constant de acid sulfuric 20% și conținut fosforic de la 0 la 60%.

Prezența acidului fosforic este de dorit, deoarece fosfor structura de acoperire aderenta contribuie implant biocompatibilitate.

În același timp, prezența acidului sulfuric poate fi necesară din punct de vedere al ușurinței de oxidare titan și formarea AIP. Este cunoscut faptul că acidul sulfuric poate fi oxidat la persulfuric:

2SO₄^2- - S 2nd₂O₈^2-

Acidul rezultat ion persulfuric sau se participă la oxidarea titan și oxizii săi de valență inferioară sau termic descompus prin reacțiile:

S₂O₈^2- + 2H₂O 2SO₄^2- + H₂O₂ + 2H + H₂O₂ H₂O + O

peroxid de hidrogen și oxigen atomic activ poate contribui la formarea oxidativă a proceselor AIP. Aparent, acest lucru explică de ce, în absența acidului fosforic AIP condiționat toate aliajele formate la cele mai mici tensiuni.

Figura arată dependența de tensiune a zonelor optime de formare comune condiționate AIP BT1-0 și aliaje VT5-1 și VT16.

În acest caz, curbele inferioare prezintă tensiunea a început formarea acoperirilor conditionate (dispariția tonul de culoare și pătarea), iar partea de sus - trecerea la un nou mod de descărcare electrică, în care acoperirea este formată ghimbir gri neted mai întâi transformat în secțiunile individuale ale fețelor, și apoi întreaga suprafață. Zonele favorabile de tensiune pentru toate aceste aliaje prezintă un maxim la 20% Conținutul de acid fosforic și se îngustează brusc în scădere în absența acidului fosforic. Prin creșterea conținutului H₃PO₄ la 20 la 60%, este o zonă de reducere graduală, care este de dorit pentru procesul în obținerea de rezultate reproductibile și stabile. Comparația arată valori mai mici, care se formează la VT16 la tensiuni mai mici, urmat BT1-0 și cea mai mare tensiune este concurentă cu VT5-1 anodic procesare scânteii trei aliaje CONDITIONAT AIP.

Acest lucru se datorează în primul rând rezistența stratului de barieră. La spițelor VT16 este cea mai mica rezistenta, iar formarea AIP în acest aliaj are loc la o tensiune mai mică. Deoarece formarea acestui aliaj AIP acesteia crește rezistența și este comparată cu rezistența aliajului din următoarele (BT1-0), iar procesul de anodizare cuprinde acest aliaj. De-a lungul timpului în procesul de anodizare implicat co scânteie VT5-1 aliaj.

Este evident că rezistența superficială a metalului și a formării acestuia depinde de prezența sau absența dopanți.

Comparația tensiunilor au arătat că aceste aliaje au 3 zone comune care formează tensiuni condiționate în amestecuri acide AIP.

Acidul sulfuric 20%, în absența co-fosforic oxidarea acidului cu VT5-1 VT16 și BT1-0 imposibil.

Dependența rezultată are aceeași formă ca și în Fig. 3,31, și anume, zone maxime de stres, de asemenea, a reprezentat 20% din conținutul de H₃PO₄. În acest domeniu, care sa permita tensiuni sa redus la aproximativ 20 în intervalul de concentrații de H₃PO₄ la 0 la 50%. Când îmbinarea formează mai multe acoperiri ale aliajelor care formează tensiune poate fi suficientă pentru a învinge rezistența stratului de barieră din aliaje separate și APS din acest aliaj nu formează dobîndește condiționate. In mod similar, tensiunea poate fi pentru formarea oricărui aliaj este peste valoarea dorită și poate conduce la o schimbare în formarea normală a unui nou mod APS anodic tratament scânteie-emergentă „ardere“ (zone de formare roșu), pe primul capăt al eșantionului, și apoi pe întreaga suprafață.

Figura arată dependența de aliaje rezistente în timpul coprocessing AIP a concentrației de acid fosforic. Acestea sunt prezentate intervale ARn condiționat AIP. Compararea intervalelor și valorile medii ale Fig. 3.33 (a, b și c) prezintă aranjament serie de aliaje de creștere Rn: VT16 - BT1-0 - VT5-1. Valoarea maximă a Rn au reprezentat conținutul de H3PO4 de 40%. Desigur, din cauza creșterii concentrației de acid fosforic este o captare scădere SO₄^2- și o scădere corespunzătoare a conductivității AIP. Atunci când conținutul de H3PO4 într-o 60% scădere ARn AIP, aparent cauzată de o creștere și o scădere a apucare RO43- SO42- captura responsabil pentru conductivitate electrică.

Astfel, din punct de vedere al rezistenței la tranziție maximă AIP ar trebui să aibă compoziția electrolit: 20% H₂SO₄^-, 40% H₃PO₄. Comparație tensiuni de formare și ARn obținut AIP a arătat că aliaje VT16 (sau VT6) au aproximativ aceeași valoare ca și în coprocessing parametrii de mai sus, cu alte aliaje, și în prelucrarea separată. În același timp, VT5-1 aliaje și BT1-0 titan pur comercial cu scânteie anodic separat conferă un tratament cu o rezistență AIP tranziție mai mare decât atunci când coprocessing cu VT16 sau VT6. Aparent, în prezența VT16 (VT6) care formează partea principală a cade curent pe ele, și curent per VT5-1 și BT1-0, este în mod clar insuficientă pentru formarea APS cu o rezistență mai mare.

Influența deformare asupra potențialului de coroziune și rezistența de contact

Anodare aliaj spark-titan are un straturi dense și poroase, care sunt supuse compresiune și deformare la tracțiune.

Este cunoscut faptul că deformarea plastică a titanului determină o schimbare în potențial și rata de coroziune a titanului și a aliajelor sale (Itin și colab., 1995, Mueller și colab., 1996- Thull, 1990, 1996). Desigur, deformare (atât elastic și plastic), proba de titan cu AIP va provoca o schimbare în potențialul de coroziune și rezistența la tranziție.

Tabelul următor prezintă valorile potențiale de coroziune și rezistența de tranziție la diferite deformare plastică a spițele unui VT16 aliaj.

Rezultatele arată clar că spițele îndoire cauzează crăparea AIP, prin care, datorită deschiderii substratului metalic și potențialul de coroziune scade rezistența de contact.

Aceste rezultate confirmă interesul științific și necesitatea de a examina gradul de deformare efect asupra proprietăților aliajelor de titan AIP. Conform rezultatelor acestor experimente, următoarele concluzii:

1. In toate electroliți investigate aliajele de titan au minim și valorile maxime ale formării de acoperiri de stres condiționat.
2. acid sulfuric 20%, în absența fosforic asigură tensiune minimă a condițional aliaj de titan AIP, dar cu cea mai mică rezistență de transfer.
3. Odată cu creșterea conținutului de acid fosforic de 20% acid sulfuric, de oxidare de tensiune crește, atinge un maxim la o concentrație de 40% din H₃PO₄, și apoi scade.
4. rezistența tranzitorie AIP aceste aliaje, de asemenea, crește odată cu concentrația de acid fosforic, atingând un maxim la 40% -H₃PO₄, și apoi scade.
5. piese plate O singură oxidare nepractică deoarece Rezistență tranziție Deviația AIP BT1-0 exemplu poate depăși 20%, în timp ce piesele 2-5 prin oxidare această deviație nu depășește 10%.
6. deformarea plastică a spițelor VT16 determină o reducere accentuată atât potențialul de coroziune și rezistența de tranziție în detrimentul fisurare AIP, care este capabil de auto-pasivizare.

Sistemul de fixare externă și mecanisme de reglementare biomecanica optimă