Postup na meranie odporu prechodu

Ako ešte vplyv rôznych parametrov na kvalitu eloxovanie AIP bol vyšetrovaný spoločnej prítomnosti 2 alebo 3 titánových zliatin, to bolo štúdium prirodzený proces anodizované zliatiny samostatne. Štúdia odpory hodnoty pri rôznych napätiach a oddelený oxidačné BT1-0 VT5-1 Impulzné prúd ukázalo, že pre prevádzkové napätie BT1-0 oblasť bola 100 až 110 V (horná hranica sa znížil na 10 V), a pre VT5-1 - 95- 105 V, to znamená, prakticky takmer bez zmeny.

Avšak, ak AIP VT5-1 Rn rovnaký ako v kĺbe, a pri oddelené oxidácie (rádovo 17-24 cm mOhm²), Potom existuje významné zvýšenie VT1-0 Rn v oddelenom oxidáciou (12 až 17 mOhm cm² namiesto toho 5-8 mOhm cm² na kĺbe). Iba pri napätí 119 spoločnej oxidácie dal kontaktný odpor 17,5 miliohmoch pozri AIP².

V kombinácii s tendenciou rastu oblúku odolnosť proti oxidácii prechodu napätie z AIP VT1-0 oxidácii, zatiaľ čo VT5-1 (ako je v oboch zliatin pri samostatnom oxidácia) nie je žiadny takýto trend.

Vplyv frekvencie a pracovného pomeru pulzného prúdu

Pre štúdium vplyvu týchto parametrov boli vybrané prevádzkové napätie 102 V, ako zodpovedajúce prijímacie podmienené AIP všetky tri zliatiny v kĺbe a samostatne spracovania pri frekvenciách 0,5, 1, 2, 5 a 10 Hz a pracovný cyklus DC 0,1, 0,2 0,5 a 0,75. Výsledky ukazujú, že v prípade, BT1-0 a VT16 vo všetkých experimentoch sa získa klimatizácie povlak sa VT5-1 iba vtedy, keď je pomer povinnosť 0,75 sa získa hladký tmavo šedý povlak. Na obrázku je znázornená závislosť RN-KCKB pri rôznych frekvenciách, ktoré podmienené AIP BT1-0 a VT16 zliatiny. Získané údaje ukazujú, že BT1-0 má tendenciu zvyšovať z malého striedky Rn pre všetky ostatné ako 10 Hz frekvencia. Zdá sa, že sa tak dostatočne vysokej frekvencii s rastúcou poréznosti pauzy medzi impulzmi sa stáva veľmi malé a nedostatočné na obnovenie pôvodného rovnovážneho stavu ako elektrolyt alebo pevný povrch.

Rovnaký trend je pozorovaný s frekvenciou 5 Hz, ale s rastúcou porozitou v rozmedzí od 0,5 do 0,75.

Na obrázku je znázornená závislosť RN AIP zliatiny VT16 od striedky pulzného prúdu. Ak je 0,5 Hz slabo vyjadrené tendencie Rn rast Kskv potom pri 5 a 10 Hz, dochádza k miernemu zníženiu z rovnakých dôvodov ako v BT1-0. Charakteristickým rysom VT16 zliatiny je úzky rozptyl rozsah hodnôt RN pre všetky frekvencie v akomkoľvek Kskv ktorá umožňuje dospieť k záveru, Rn AIP praktické nezávislosť zliatiny na pomere frekvencií a cla.

To môže znamenať, že nepriamo drôt je určený Rn bariérová vrstva má vysokú hustotu a je vytvorená počas 20-30 sekúnd. Porézne vonkajšia vrstva drôt štruktúra a má v podstate radiálne vzor neprispieva k odporu kontaktov.

Napätie 102 V pre VT5-1 nedostatočné pre vytvorenie plné pokrytie. Pre odstránenie tohto škvrna AIP zliatiny je potrebné zvýšiť napätie. Zvýšenie napätia 10 V objavili prehnané. Iba v prípade, že pomer povinnosť 0,1 sa pripraví obliečkami klimatizáciou. Zdá sa, že prevádzkové napätie by sa mala zvýšiť na 106-108 V.

Vplyv času na oxidačné VT16 odporu

Predtým bolo experimentálne stanovenie účinku doby oxidácie v odpor kontaktu AIP BT1-0 a VT5-1 zliatiny, ktorá umožnila anodizing považovaná za dostatočnú dobu 4 minút. Tento experiment by mal ukázať, či je to dosť času pre eloxovania zliatiny VT16. Bolo zistené, že už za 30 sekúnd. AIP táto zliatina prechádza všetkými odtieňmi farieb, pretože To sa podarilo zachytiť len purpurovú farbu v 20 sekúnd. elektrická iskra anodizácia. Viac času AIP tvorí hladký tmavo šedá. Tak sa zistí, že rozsah prevádzkového napätia pre VT16 sa nezmení počas prechodu z jednosmerného prúdu na striedavý (90-102 ° C). V rozmedzí VT1-0 napätie 90-110 AIP stabilizuje DC zúžila na 100-110 v pulzujúcim prúdom. V VT5-1, skupina presadený 95-102 na 100-107 V. Spoločné oxidácie pulzného prúdu je možné v úzkom rozmedzí 100-102 V, a konštantný - v rozsahu 95-102 V. V DC je nejaký zníženie prechodového odporu v rozsahu prevádzkové napätie v podstate všetky tri zliatiny, zatiaľ čo keď impulz prúdu je pozorovaná Rn stálosť. Kde oddelený anodizing pulzný rozsah aktuálnej prevádzkové napätie pre kondicionovaných povlaky zostala nezmenená na BT1-0 a VT5-1. Rafting na rast Rn sú usporiadané v sérii VT1-0 VT16 VT5-1. AIP VT16 odpor je v podstate nezávislá na frekvencii a pracovného pomeru pulzného prúdu, zatiaľ čo BT1-0 pozorovaná pri všetkých frekvenciách (s výnimkou 10 Hz), malý vzrast Rn Kskv. Vplyv doby oxidácie na vzhľad a Rn AIP VT16. Bolo zistené, že iba 30 po sekundách. vytvorená hladká sivá AIP, pričom Rn počas 4 minút a ďalej sa zníži na 8,7 minúty, čím sa zvyšuje experimentálne doby.

Vplyv zloženia elektrolytu na tvorbu AIP

Tvorba anóda-zapaľovacie povlaku prebieha na dvoch súbežných stôp. Pôvod - Tvorba povlaku koloidné micelárny rastový mechanizmus vrstiev oxidov, a druhá - na tvorbu mikropórov a podpovrchových chemické zlúčeniny so zložkami elektrolytu. Množstvo látky, uložené v dôsledku chemickej reakcie s kovom v rozkladných krátery elektrolytov a bariérovú vrstvou v priľahlých častiach môže obsahovať väčšiu časť celkovej hmotnosti povlaku (Chernenko et al., 1991). Treba mať na pamäti, že anodická iskra spracovanie veľkého množstva atomárneho kyslíka. Navyše, v zóne iskrenie v dôsledku zvýšenia miestnej teploty na 2000 ° C dochádza vo vode termolytickém O₂ a H₂. Tak, vodík a kyslík prispieva k tvorbe AIP.

Fázové zloženie AIP mení jeho hrúbka. Bolo zistené, že vysoké zmeny teploty dochádza vo vnútorných vrstvách a nízke teploty - vo vonkajšej.

V tesnej blízkosti hustoty substrátu a zloženie AIP sa líši od zvyšku povlaku. Hrúbka husté vrstvy je 20 až 30% z celkovej hrúbky. Bolo zistené, že vo vonkajšej vrstve oxidu filmu sú zlúčeniny, soli elektrolytov. Niekoľko štúdií ukázalo, že zloženie AIP závisí v podstate na povahe elektrolytu alebo elektrolytov a jeho koncentráciu. Soli uhličitá, sírová a fosforečná AIP zahŕňa TiO₂ vo forme anatas a rutilu. Pomer medzi nimi mení zloženie elektrolytu. Napríklad zmena obsahu Na2SO4 od 4 do 8 g / l roztok 1% Na₃PO₄ To spôsobí zmenu prístupu rutilové / anatas od 0,2 do 0,7 (Gordienko et al., 1989).

Je známe, že v počiatočnej fáze rastu APS je zapnutá v objeme elektrolytu oxidu anióny: SO₄^2-, PO₄³, SiO₃^2- et al., Ako rast nastane porézny vrstva mechanické zachytenie zložiek elektrolytu. Zavedenie aniónov vo filme oxidu bola študovaná pomocou značeného atómu. Hrúbka vrstvy oxidu je nerovnomerne anióny. V susediace s kovovou bariérovú vrstvou, je minimálne množstvo ich obsahu na hrúbke porézny vrstvy, je takmer vždy, ako povrchová vrstva - najvyššie množstvo aniónov.

Väčšina z aniónov zachovaná kapilárnej póry (50 až 60% z celkového množstva v AIP). Môžu byť vymytiu vodou. Ďalšia časť aniónov je pevne spojený s oxidom materiál sa rovnomerne rozdelí na svojej hrúbke. Vypĺňajú submicropores alebo chemicky a štruktúrne podobnej oxid látku. Pohyb aniónov v interiéri AIP elektrickým poľom migrovať cez povrch mikro- a submicropores stenami a difúzie v prenose elektrolytu z jedného povrchu na ostatné časti, a difúziou cez filmový materiál.

Hydratované elektrolytu anióny podieľať na tvorbe micelárny vrstiev. Okrem toho sú anióny sú vytvorené ako výsledok chemickej a elektrochemickej rozpúšťanie filmu oxidu vytvoreného.

Zavedenie aniónov oxidu v štruktúre môže dôjsť až po ich uvoľnenie z hydratačného plášťa. V elektrochemické anodizácia hydratované oxidy anióny pohybujúce sa v rastovej zóne pôsobením prúdu a vystavený elektrochemické vypúšťanie. Freed deionizovaná voda za vzniku aktívneho ión kyslíka. Možno očakávať, že látka vrstvy oxidu budú realizované predovšetkým tieto anióny hydratované komplexy, ktoré sú ľahšie vypúšťané. V dôsledku toho, kedy vyprázdňovanie ion hrá dôležitú úlohu dehydratačný krok.

Keď hydratovaný ión nastane vzájomnej deformácii jeho elektrónovom obale molekúl vody sebou a hydratačné plášťa. Čím vyššie energie iónov hydratácie, tým väčšia je deformácia molekúl vody, a tým ľahšie vypúšťanie hydratovaného komplexu. Uvoľnený z hydratácie shell a výtlačné ióny môžu vstúpiť do filmu.

Je známe, že pre anodických zapaľovacích povlakov na titán a jeho zliatiny sa používajú roztoky fosforečnej, kyseliny sírovej a ich zmesí (Gruev et al., 1988). Kyselina fosforečná je zvlášť výhodný v prípade oxidácie ortopedických implantátov zo zliatin titánu. Predpokladá sa, že vložený štruktúra povlaku fosforu podporuje lepšie biokompatibilitu s kosťou a mäkkých tkanív v tele (Thull, 1992- 1994).

Študoval tvorbu AIP v roztokoch kyseliny fosforečnej a soľou, najmä sodné soli (Gordienko et al., 1996). Bolo zistené, že koncentrácia fosforu v povlaku sa mení s koncentráciou elektrolytu a spôsob oxidácie. Pri vytváraní filmu oxidu v oblasti Faradayova (až -120 v) obsah fosforu vo filme prestane rásť po niekoľkých sekundách anodizácia a nezávisí na koncentrácii Na3PO4. Keď je zavedený režim anóda iskry počas prvých sekúnd asi 80% zvýšenie fosforu a jej obsah sa pokračuje po dobu 5 minút. Počet implantovaných fosforu je priamo úmerná koncentrácii soli v roztoku (Gordienko et al., 1996).

Študovali sme vplyv pH na riešenie Na₃PO₄, na₂HPO₄, NaH₂PO₄ rovnaká koncentrácia. Bolo zistené, že obsah fosforu v AIP sa zvyšuje s rastúcim napätím a pH, zatiaľ čo v režime microarc pH roztoku nemá vplyv na jeho vykonávanie.

Bolo zistené, že iskra anodizačních zliatin titánu v zmesi H₂SO₄ a H₃PO₄ filmu je väčšia zavedená SO₄^2-, než RO₄³. Bolo zistené, že ich obsah je približne rovnaká, a do hĺbky RO43- množstvo je veľmi malé vo vonkajšej časti porézny vrstvy AIP. Tak, v prítomnosti SO₄^2- ióny PO₄³ sa malú rolu pri tvorbe AIP, v dôsledku veľké ťažkosti pri poskytovaní hrúbky filmu a vypúšťanie. Zdá sa, že vyššie energie interakcie SO₄^2- vody v porovnaní s PO₄³ vedie k väčšej deformácii molekúl vody v hydrátu plášťa a uľahčuje vypúšťací ióny SO₄^2-.

Povaha a koncentrácia elektrolytu primárne ovplyvňuje viskozitu roztoku. viskozita Rast stabilizuje vrstvu plynu (v plynového výboja inhibuje oblúka miest) a zvyšuje napätie elektrického oblúka, z dôvodu, ktoré sú rovnomernejšie hrúbky a štruktúry povlaku. Úvod polyaniontové látky (povrchovo aktívnych látok) v elektrolytu, a ich adsorpcia na anóde tiež uľahčiť vykonávanie spôsobu (Chernenko et al., 1991).

Anódový povlak by nemal obsahovať stopy elektrolytu, ako ich ostatky môže dramaticky zvýšiť vodivosť filmu. Pozornosť by sa mala venovať výskytu vonkajšieho povrchu a v póroch kapacity v podstate do dvoch vrstiev, spôsobené sorpciou vodivých nečistôt zvyšných vnútri filmu. Preto je pranie povlakov anód oxidov by mala byť venovaná zvláštna pozornosť. Zvyčajná oplach vodou z vodovodu nedáva požadované výsledky. Štúdia anodickej oxidové povlaky koróznych prúdov ukazujú, že vzhľadom na elektrolytov vo filme Intenzita prúdu je 6-10 krát väčšia ako aktuálna korózia povlaky dôkladne umyté. K úplnému odstráneniu nečistôt nutné redestilovanej, deionizovaná alebo ultračistej vode.

Ďalej elektrolytu ióny sa podieľajú na prenose elektrického prúdu a vytvorenie AIP, vlastnosti filmu oxidu môžu byť zlepšené zavedením prísady do elektrolytu ultrajemné žiaruvzdorných zlúčenín (AI₂O₃, MgO, TiO₂, fe₂O₃ a kol.), sa suspenduje. V dôsledku toho, elektroforetické účinok elektrolýzou sa ukladá ich na povrchu anódy a zachytenie štruktúry oxidu vytvoreného.

To znamená, že zloženie elektrolytu a prísady do nej majú významný vplyv na štruktúru a zloženie AIP, a preto by sa vlastnosti povrchu oxidu, stanovenia biologickej implantát kompatibilné s telesnými tkanivami. V prvom rade, tieto vlastnosti zahŕňajú absenciu korózie a prenikanie svojich výrobkov v krvnej plazme, rovnako ako neprítomnosť gradientu potenciálu na rozhraní implantátu prostredie, prispieva k lepšej vzhivanie implantátu v kosti a mäkké tkanivá.

V našich experimentoch bolo zistené, že tvorba AIP dochádza výhodné priľnavosť v štruktúre povlaku iónov SO₄^2- v porovnaní s PO₄³. Preto bola testovaná rad elektrolytov s konštantným obsahom 20% kyseliny sírovej a fosforečnej obsahom 0 až 60%.

Prítomnosť kyseliny fosforečnej je žiaduce, pretože fosfor priľnavosť krycia štruktúra prispieva implantát biokompatibilitu.

V rovnakej dobe, môže byť nevyhnutné z hľadiska jednoduchosti oxidácie titánu a formovanie AIP prítomnosť kyseliny sírovej. Je známe, že kyselina sírová je možno oxidovať na persulfuric:

2SO₄^2- - 2. S₂O₈^2-

Výsledný ion kyseliny persulfuric alebo sám sa podieľa na oxidácii titánu a jeho oxidy nižší valenčný alebo tepelnom rozklade reakciami:

S₂O₈^2- + 2H₂O 2SO₄^2- + H₂O₂ + 2H +₂O₂ H₂O + O

Peroxid vodíka a aktívny atómový kyslík môže prispievať k vytváraniu oxidačné procesy AIP. Zdá sa, že to vysvetľuje, prečo, v neprítomnosti fosforečnej kyseliny pre úpravu AIP vytvorené všetky zliatiny na najnižších napätia.

Obrázok ukazuje napätie závislosť optimálny spoj tvorby zón podmienených AIP BT1-0 a VT5-1 a VT16 zliatiny.

V tomto prípade sa spodná krivky ukazujú, že napätie sa začal tvoriť stabilizuje povlakov (vymiznutiu farebný tón a škvrnitosť) a horné - prechod na nový režim zapaľovacie, vyznačujúci sa tým, že povlak je vytvorený hladký šedá zázvor najprv prevedie v jednotlivých častiach tváre, a potom po celej ploche. Napätie priaznivé zóny všetkých týchto zliatin má maximum pri 20% obsahu kyseliny fosforečnej a zužujúci sa prudko klesá v neprítomnosti kyseliny fosforečnej. Zvýšením obsahu H₃PO₄ z 20 až 60%, je ďalší postupné znižovanie zóna, čo je žiaduce pre proces pri získavaní reprodukovateľné a stabilné výsledky. Porovnanie ukazuje, nižšie hodnoty, ktorá je vytvorená na VT16 na nižšie napätie, nasledoval BT1-0 a najvyššia napätia je súčasne s VT5-1 anodickej spracovanie zapaľovacie tri zliatin kondicionér AIP.

To je spôsobené v prvom rade k odporu bariérovej vrstvy. U lúčov VT16 je najmenší odpor, a tvorba AIP v tejto zliatine sa vyskytuje pri nižšom napätí. Ako tvorbe tejto zliatiny AIP jeho zvyšuje odolnosť a je v porovnaní s odporom zliatiny nasledujúceho (BT1-0), a proces eloxovanie zahŕňa túto zliatinu. Postupom času v eloxovanie procese zapojený čo zapaľovacie VT5-1 zliatiny.

Je zrejmé, že pri povrchovom odpore kovu a jeho vytvárania je závislá na prítomnosti alebo neprítomnosti prímesami.

Porovnanie napätie vyplynulo, že tieto zliatiny majú 3 spoločné zóny tvarovania napätie stabilizuje AIP v zmesi kyselín.

20% kyseliny sírovej v neprítomnosti kyseliny fosforečnej oxidáciou VT5-1 VT16 a BT1-0 nemožné.

Výsledná závislosť má rovnaký tvar ako na obr. 3,31, teda maximálne napätie zóny tiež predstavovali 20% obsahu H₃PO₄. V tejto oblasti umožňuje namáhanie znížil na zhruba 20 v rozsahu koncentrácií H₃PO₄ od 0 do 50%. Keď sa spoj tvorí niekoľko vrstiev na zliatin tvoriacich napätie môže byť dostatočná pre prekonanie odporu bariérovej vrstvy z jednotlivých zliatin, a APS tejto zliatiny netvorí získa zo podmienené. Rovnako tak môže byť napätie pre tvorbu akéhokoľvek zliatiny je nad požadovanú hodnotu, a viesť k zmene v normálnej tvorbe nového režimu APS anodickej liečbu iskra vzídení "spálenie" (červenej oblasti tvorenie) na prvom konci vzorke, a potom sa po povrchu.

Na obrázku je znázornená závislosť odporov AIP zliatin počas coprocessing koncentrácie kyseliny fosforečnej. Sú prezentované intervaly Rn podmienené AIP. Porovnanie intervalov a priemerných hodnôt Obr. 3,33 (a, b, a c) znázorňuje sériové usporiadanie rast zliatiny Rn: VT16 - BT1-0 - VT5-1. Maximálny Rn tvorili obsah H3PO4 40%. Samozrejme, že v dôsledku zvýšenia koncentrácie kyseliny fosforečnej je zachytenie poklesu SO₄^2- a zodpovedajúce zníženie vodivosti AIP. Ak je obsah H3PO4 v 60% pokles Rn AIP, zrejme spôsobené zvýšením a znížením uchopenie zachytiť zodpovedný za elektrickú vodivosť RO43- SO42-.

Preto z hľadiska maximálnej prechodového odporu AIP by mala zloženie elektrolytu: 20% H₂SO₄^-, 40% H₃PO₄. Porovnanie napätie tvorba a Rn AIP získa ukazujú, že zliatiny VT16 (alebo VT6) majú približne rovnakú hodnotu ako vo vyššie uvedených parametrov coprocessing s inými zliatinami, a v oddelenom spracovania. Súčasne VT5-1 zliatiny a komerčne čistý titán BT1-0 s oddelenou anodickou iskrou poskytnúť liečbu AIP s vyšším prechodového odporu, než keď je coprocessing s VT16 alebo VT6. Zdá sa, že v prítomnosti VT16 (VT6), ktoré tvoria hlavnú časť poklesu prúdu na nich, a prúd na VT5-1 a BT1-0, je zjavne nedostatočné pre tvorbu APS s väčšou odolnosťou.

Vplyv deformácie na koróznu potenciál a odporov

Anodická zliatina zapaľovacie titán povlak má hustú a porézny vrstvy, ktoré prechádzajú kompresiu a ťahové deformácii.

Je známe, že plastická deformácia titánu spôsobuje zmenu potenciálu a rýchlosť korózie titán a jeho zliatiny (ITIN et al. 1995, Mueller a kol., 1996 až Thull, 1990, 1996). Samozrejme, že deformácia (obaja elastické a plast), vzorka titánu sa AIP spôsobí zmenu v koróznu potenciál a prechodového odporu.

V nasledujúcej tabuľke sú uvedené hodnoty koróznych potenciálov a odporu prechodu na inú plastickú deformácií lúčov zo zliatiny VT16.

Výsledky jasne ukazujú, že ohybové lúče spôsobí popraskanie AIP, pričom v dôsledku otvorenia kovového substrátu a korózneho potenciálu znižuje prechodový odpor.

Tieto výsledky potvrdzujú vedecký záujem a potrebu skúmať mieru deformácie vplyv na vlastnosti titánových zliatin AIP. Podľa výsledkov týchto experimentov, k nasledujúcim záverom:

1. Vo všetkých skúmaných elektrolytov titánovej zliatiny majú minimálne a maximálne hodnoty tvorby stresových podmienené povlakov.
2. 20% kyseliny sírovej, v neprítomnosti kyseliny fosforečnej stanovuje minimálne napätie podmieneného titánovej zliatiny AIP, ale s najmenším odporom prenosu.
3. So zvyšujúcim sa obsahu kyseliny fosforečnej a 20% kyseliny sírovej, sa zvyšuje oxidačné napätie, dosahuje maximum pri koncentrácii 40% H₃PO₄, a potom sa zníži.
4. Prechodné odolnosť AIP týchto zliatin tiež zvyšuje s koncentráciou kyseliny fosforečnej, dosiahnutie maxima 40% H₃PO₄, a potom sa zníži.
5. Jediný oxidačné ploché diely nepraktické, pretože AIP odchýlka prechodový odpor BT1-0 príklad vyšší ako 20%, zatiaľ čo kusy 2-5 oxidáciou táto odchýlka nie je vyššia ako 10%.
6. Plastická deformácia lúčov VT16 spôsobuje výrazné zníženie ako v koróznu potenciál a odpor prechodu na úkor krakovacie AIP, ktorý je schopný samostatnej pasivácia.

Externé fixačné systém a regulačné mechanizmy optimálne biomechanika