Postup pro měření odporu přechodu

Jako ještě vliv různých parametrů na kvalitu eloxování AIP byl vyšetřován společné přítomnosti 2 nebo 3 titanových slitin, to bylo studium přirozený proces anodizované slitiny samostatně. Studie odpory hodnoty při různých napětích a oddělený oxidační BT1-0 VT5-1 Impulzní proud ukázalo, že pro provozní napětí BT1-0 oblast byla 100 až 110 V (horní hranice se snížil na 10 V), a pro VT5-1 - 95- 105 V, to znamená, prakticky téměř beze změny.

Nicméně, pokud AIP VT5-1 Rn stejný jako v kloubu, a při oddělené oxidace (řádově 17-24 cm mOhm²), Pak existuje významné zvýšení VT1-0 Rn v odděleném oxidací (12 až 17 mOhm cm² místo toho 5-8 mOhm cm² na kloubu). Pouze při napětí 119 společné oxidace dal kontaktní odpor 17,5 miliohmech viz AIP².

V kombinaci s tendencí růstu oblouku odolnost proti oxidaci přechodu napětí z AIP VT1-0 oxidaci, zatímco VT5-1 (jak je v obou slitin při samostatném oxidace) není žádný takový trend.

Vliv frekvence a pracovního poměru pulzního proudu

Pro studium vlivu těchto parametrů byly vybrány provozní napětí 102 V, jako odpovídající přijímací podmíněné AIP všechny tři slitiny v kloubu a samostatně zpracování při frekvencích 0,5, 1, 2, 5 a 10 Hz a pracovní cyklus DC 0,1, 0,2 0,5 a 0,75. Výsledky ukazují, že v případě, BT1-0 a VT16 ve všech experimentech se získá klimatizace povlak se VT5-1 pouze tehdy, když je poměr povinnost 0,75 se získá hladký tmavě šedý povlak. Na obrázku je znázorněna závislost RN-KCKB při různých frekvencích, které podmíněné AIP BT1-0 a VT16 slitiny. Získané údaje ukazují, že BT1-0 má tendenci zvyšovat z malého střídy Rn pro všechny ostatní než 10 Hz frekvence. Zdá se, že se tak dostatečně vysoké frekvenci s rostoucí poréznosti pauzy mezi impulzy se stává velmi malé a nedostatečné k obnovení původního rovnovážného stavu jako elektrolyt nebo pevný povrch.

Stejný trend je pozorován s frekvencí 5 Hz, ale s rostoucí porozitou v rozmezí od 0,5 do 0,75.

Na obrázku je znázorněna závislost RN AIP slitiny VT16 od střídy pulzního proudu. Pokud je 0,5 Hz slabě vyjádřené tendence Rn růst Kskv potom při 5 a 10 Hz, dochází k mírnému snížení ze stejných důvodů jako v BT1-0. Charakteristickým rysem VT16 slitiny je úzký rozptyl rozsah hodnot RN pro všechny frekvence v jakémkoliv Kskv která umožňuje dospět k závěru, Rn AIP praktické nezávislost slitiny na poměru frekvencí a cla.

To může znamenat, že nepřímo drát je určen Rn bariérová vrstva má vysokou hustotu a je vytvořena během 20-30 sekund. Porézní vnější vrstva drát struktura a má v podstatě radiální vzor nepřispívá k odporu kontaktů.

Napětí 102 V pro VT5-1 nedostatečné pro vytvoření plné pokrytí. Pro odstranění tohoto skvrna AIP slitiny je nutné zvýšit napětí. Zvýšení napětí 10 V objevily přehnané. Pouze v případě, že poměr povinnost 0,1 se připraví povlečením klimatizací. Zdá se, že provozní napětí by měla být zvýšena na 106-108 V.

Vliv času na oxidační VT16 odporu

Dříve bylo experimentální stanovení účinku doby oxidace v odpor kontaktu AIP BT1-0 a VT5-1 slitiny, která umožnila anodizing považována za dostatečnou dobu 4 minut. Tento experiment by měl ukázat, zda je to dost času pro eloxování slitiny VT16. Bylo zjištěno, že již za 30 sekund. AIP tato slitina prochází všemi odstíny barev, protože To se podařilo zachytit pouze purpurovou barvu v 20 sekund. elektrická jiskra anodizace. Více času AIP tvoří hladký tmavě šedá. Tak se zjistí, že rozsah provozního napětí pro VT16 se nezmění během přechodu ze stejnosměrného proudu na střídavý (90-102 ° C). V rozmezí VT1-0 napětí 90-110 AIP stabilizuje DC zúžila na 100-110 v pulzujícím proudem. V VT5-1, skupina přesazen 95-102 na 100-107 V. Společné oxidace pulzního proudu je možné v úzkém rozmezí 100-102 V, a konstantní - v rozsahu 95-102 V. V DC je nějaký snížení přechodového odporu v rozsahu provozní napětí v podstatě všechny tři slitiny, zatímco když impuls proudu je pozorována Rn stálost. Kde oddělený anodizing pulzní rozsah aktuální provozní napětí pro kondicionovaných povlaky zůstala nezměněna na BT1-0 a VT5-1. Rafting na růst Rn jsou uspořádány v sérii VT1-0 VT16 VT5-1. AIP VT16 odpor je v podstatě nezávislá na frekvenci a pracovního poměru pulzního proudu, zatímco BT1-0 pozorována při všech frekvencích (s výjimkou 10 Hz), malý vzrůst Rn Kskv. Vliv doby oxidace na vzhled a Rn AIP VT16. Bylo zjištěno, že pouze 30 po sekundách. vytvořena hladká šedá AIP, přičemž Rn po dobu 4 minut a dále se sníží na 8,7 minuty, čímž se zvyšuje experimentální doby.

Vliv složení elektrolytu na tvorbu AIP

Tvorba anoda-zapalovací povlaku probíhá na dvou souběžných stop. Původ - Tvorba povlaku koloidní micelární růstový mechanismus vrstev oxidů, a druhá - na tvorbu mikropórů a podpovrchových chemické sloučeniny se složkami elektrolytu. Množství látky, uloženy v důsledku chemické reakce s kovem v rozkladných krátery elektrolytů a bariérovou vrstvou v přilehlých částech může obsahovat větší část celkové hmotnosti povlaku (Chernenko et al., 1991). Je třeba mít na paměti, že anodická jiskra zpracování velkého množství atomárního kyslíku. Navíc, v zóně jiskření v důsledku zvýšení místní teploty na 2000 ° C dochází ve vodě termolytickém O₂ a H₂. Tak, vodík a kyslík přispívá k tvorbě AIP.

Fázové složení AIP mění jeho tloušťka. Bylo zjištěno, že vysoké změny teploty dochází ve vnitřních vrstvách a nízké teploty - ve vnější.

V těsné blízkosti hustoty substrátu a složení AIP se liší od zbytku povlaku. Tloušťka husté vrstvy je 20 až 30% z celkové tloušťky. Bylo zjištěno, že ve vnější vrstvě oxidu filmu jsou sloučeniny, soli elektrolytů. Několik studií ukázalo, že složení AIP závisí v podstatě na povaze elektrolytu nebo elektrolytů a jeho koncentraci. Soli uhličitá, sírová a fosforečná AIP zahrnuje TiO₂ ve formě anatasu a rutilu. Poměr mezi nimi mění složení elektrolytu. Například změna obsahu Na2SO4 od 4 do 8 g / l roztok 1% Na₃PO₄ To způsobí změnu přístupu rutilové / anatasu od 0,2 do 0,7 (Gordienko et al., 1989).

Je známo, že v počáteční fázi růstu APS je zapnuta v objemu elektrolytu oxidu anionty: SO₄^2-, PO₄³, SiO₃^2- et al., Jak růst nastane porézní vrstva mechanické zachycení složek elektrolytu. Zavedení aniontů ve filmu oxidu byla studována pomocí značeného atomu. Tloušťka vrstvy oxidu je nerovnoměrně anionty. V sousedící s kovovou bariérovou vrstvou, je minimální množství jejich obsahu na tloušťce porézní vrstvy, je téměř vždy, jako povrchová vrstva - nejvyšší množství aniontů.

Většina z aniontů zachována kapilární póry (50 až 60% z celkového množství v AIP). Mohou být vymyt vodou. Další část aniontů je pevně spojen s oxidem materiál se rovnoměrně rozdělí na své tloušťce. Vyplňují submicropores nebo chemicky a strukturně příbuzné oxid látku. Pohyb aniontů v interiéru AIP elektrickým polem migrovat přes povrch mikro- a submicropores stěnami a difuze v přenosu elektrolytu z jednoho povrchu na ostatní části, a difúzí přes filmový materiál.

Hydratované elektrolytu anionty podílet na tvorbě micelárních vrstev. Kromě toho jsou anionty jsou vytvořeny jako výsledek chemické a elektrochemické rozpouštění filmu oxidu vytvořeného.

Zavedení aniontů oxidu ve struktuře může dojít až po jejich uvolnění z hydratačního pláště. V elektrochemické anodizace hydratované oxidy anionty pohybující se v růstové zóně působením proudu a vystaven elektrochemické vypouštění. Freed deionizovaná voda za vzniku aktivního iont kyslíku. Lze očekávat, že látka vrstvy oxidu budou realizovány především tyto anionty hydratované komplexy, které jsou snadněji vypouštěny. V důsledku toho, kdy vyprazdňování ion hraje důležitou roli dehydratační krok.

Když hydratovaný iont nastane vzájemné deformaci jeho elektronovém obalu molekul vody sebou a hydratační pláště. Čím vyšší energie iontů hydratace, tím větší je deformace molekul vody, a tím snazší vypouštění hydratovaného komplexu. Uvolněn z hydratace shell a výtlačné ionty mohou vstoupit do filmu.

Je známo, že pro anodických zapalovacích povlaků na titan a jeho slitiny se používají roztoky fosforečné, kyseliny sírové a jejich směsí (Gruev et al., 1988). Kyselina fosforečná je zvláště výhodný v případě oxidace ortopedických implantátů ze slitin titanu. Předpokládá se, že vložený struktura povlaku fosforu podporuje lepší biokompatibilitu s kostí a měkkých tkání v těle (Thull, 1992- 1994).

Studoval tvorbu AIP v roztocích kyseliny fosforečné a solí, zejména sodné soli (Gordienko et al., 1996). Bylo zjištěno, že koncentrace fosforu v povlaku se mění s koncentrací elektrolytu a způsob oxidace. Při vytváření filmu oxidu v oblasti Faradayova (až -120 v) obsah fosforu ve filmu přestane růst po několika sekundách anodizace a nezávisí na koncentraci Na3PO4. Když je zaveden režim anoda jiskry během prvních sekund asi 80% zvýšení fosforu a její obsah se pokračuje po dobu 5 minut. Počet implantovaných fosforu je přímo úměrná koncentraci soli v roztoku (Gordienko et al., 1996).

Studovali jsme vliv pH na řešení Na₃PO₄, na₂HPO₄, NaH₂PO₄ stejná koncentrace. Bylo zjištěno, že obsah fosforu v AIP se zvyšuje s rostoucím napětím a pH, zatímco v režimu microarc pH roztoku nemá vliv na jeho provádění.

Bylo zjištěno, že jiskra anodizačních slitin titanu ve směsi H₂SO₄ a H₃PO₄ filmu je větší zavedena SO₄^2-, než RO₄³. Bylo zjištěno, že jejich obsah je přibližně stejná, a do hloubky RO43- množství je velmi malé ve vnější části porézní vrstvy AIP. Tak, v přítomnosti SO₄^2- ionty PO₄³ se malou roli při tvorbě AIP, v důsledku velké obtíže při poskytování tloušťky filmu a vypouštění. Zdá se, že vyšší energie interakce SO₄^2- vody ve srovnání s PO₄³ vede k větší deformaci molekul vody v hydrátu pláště a usnadňuje vypouštěcí ionty SO₄^2-.

Povaha a koncentrace elektrolytu primárně ovlivňuje viskozitu roztoku. viskozita Růst stabilizuje vrstvu plynu (v plynového výboje inhibuje oblouku míst) a zvyšuje napětí elektrického oblouku, z důvodu, které jsou rovnoměrnější tloušťky a struktury povlaku. Úvod polyaniontové látky (povrchově aktivních látek) v elektrolytu, a jejich adsorpce na anodě také usnadnit provádění způsobu (Chernenko et al., 1991).

Anodový povlak by neměl obsahovat stopy elektrolytu, jako jejich ostatky může dramaticky zvýšit vodivost filmu. Pozornost by měla být věnována výskytu vnějšího povrchu a v pórech kapacity v podstatě do dvou vrstev, způsobené sorpcí vodivých nečistot zbylých uvnitř filmu. Proto je praní povlaků anod oxidů by měla být věnována zvláštní pozornost. Obvyklá oplach vodou z vodovodu nedává požadované výsledky. Studie anodické oxidové povlaky korozních proudů ukazují, že vzhledem k elektrolytové rovnováhy ve filmu Intenzita proudu je 6-10 krát větší než aktuální koroze povlaky důkladně omyty. K úplnému odstranění nečistot nutné redestilované, deionizovaná nebo ultračisté vodě.

Dále elektrolytu ionty se podílejí na přenosu elektrického proudu a vytvoření AIP, vlastnosti filmu oxidu mohou být zlepšeny zavedením přísady do elektrolytu ultrajemné žárovzdorných sloučenin (AI₂O₃, MgO, TiO₂, Fe₂O₃ a kol.), se suspenduje. V důsledku toho, elektroforetická účinek elektrolýzou se ukládá je na povrchu anody a zachycení struktury oxidu vytvořeného.

To znamená, že složení elektrolytu a přísady do ní mají významný vliv na strukturu a složení AIP, a proto by se vlastnosti povrchu oxidu, stanovení biologické implantát kompatibilní s tělesnými tkáněmi. V první řadě, tyto vlastnosti zahrnují absenci koroze a pronikání svých výrobků v krevní plazmě, stejně jako nepřítomnost gradientem napětí na rozhraní implantátu prostředí, přispívá k lepší vzhivanie implantátu v kosti a měkké tkáně.

V našich experimentech bylo zjištěno, že tvorba AIP dochází výhodné přilnavost ve struktuře povlaku iontů SO₄^2- ve srovnání s PO₄³. Proto byla testována řada elektrolytů s konstantním obsahem 20% kyseliny sírové a fosforečné obsahem 0 až 60%.

Přítomnost kyseliny fosforečné je žádoucí, protože fosfor přilnavost krycí struktura přispívá implantát biokompatibilitu.

Ve stejné době, může být nezbytné z hlediska snadnosti oxidace titanu a formování AIP přítomnost kyseliny sírové. Je známo, že kyselina sírová je možno oxidovat na persulfuric:

2SO₄^2- - 2. S₂O₈^2-

Výsledný ion kyseliny persulfuric nebo sám se podílí na oxidaci titanu a jeho oxidy nižší valenční nebo tepelném rozkladu reakcemi:

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

Peroxid vodíku a aktivní atomový kyslík může přispívat k vytváření oxidační procesy AIP. Zdá se, že to vysvětluje, proč, v nepřítomnosti fosforečné kyseliny pro úpravu AIP vytvořeny všechny slitiny na nejnižších napětí.

Obrázek ukazuje napětí závislost optimální spoj tvorby zón podmíněných AIP BT1-0 a VT5-1 a VT16 slitiny.

V tomto případě se spodní křivky ukazují, že napětí se začal tvořit stabilizuje povlaků (vymizení barevný tón a skvrnitost) a horní - přechod na nový režim zapalovací, vyznačující se tím, že povlak je vytvořen hladký šedá zázvor nejprve převede v jednotlivých částech tváře, a pak po celé ploše. Napětí příznivé zóny všech těchto slitin má maximum při 20% obsahu kyseliny fosforečné a zužující se prudce klesá v nepřítomnosti kyseliny fosforečné. Zvýšením obsahu H₃PO₄ z 20 až 60%, je další postupné snižování zóna, což je žádoucí pro proces při získávání reprodukovatelné a stabilní výsledky. Srovnání ukazuje, nižší hodnoty, která je vytvořena na VT16 na nižší napětí, následoval BT1-0 a nejvyšší napětí je současně s VT5-1 anodické zpracování zapalovací tři slitin kondicionér AIP.

To je způsobeno v první řadě k odporu bariérové ​​vrstvy. U paprsků VT16 je nejmenší odpor, a tvorba AIP v této slitině se vyskytuje při nižším napětí. Jako tvorbě této slitiny AIP jeho zvyšuje odolnost a je ve srovnání s odporem slitiny následujícího (BT1-0), a proces eloxování zahrnuje tuto slitinu. Postupem času v eloxování procesu zapojen co zapalovací VT5-1 slitiny.

Je zřejmé, že při povrchovém odporu kovu a jeho vytváření je závislá na přítomnosti nebo nepřítomnosti příměsemi.

Srovnání napětí vyplynulo, že tyto slitiny mají 3 společné zóny tváření napětí stabilizuje AIP ve směsi kyselin.

20% kyseliny sírové v nepřítomnosti kyseliny fosforečné oxidací VT5-1 VT16 a BT1-0 nemožné.

Výsledná závislost má stejný tvar jako na obr. 3,31, tedy maximální napětí zóny také představovaly 20% obsahu H₃PO₄. V této oblasti umožňuje namáhání snížil na zhruba 20 v rozsahu koncentrací H₃PO₄ od 0 do 50%. Když se spoj tvoří několik vrstev na slitin tvořících napětí může být dostatečná pro překonání odporu bariérové ​​vrstvy z jednotlivých slitin, a APS této slitiny netvoří získá ze podmíněné. Stejně tak může být napětí pro tvorbu jakéhokoliv slitiny je nad požadovanou hodnotu, a vést ke změně v normální tvorbě nového režimu APS anodické léčbu jiskra vzejití „spálení“ (červené oblasti tvoření) na prvním konci vzorku, a pak se po povrchu.

Na obrázku je znázorněna závislost odporů AIP slitin během coprocessing koncentrace kyseliny fosforečné. Jsou prezentovány intervaly Rn podmíněné AIP. Porovnání intervalů a průměrných hodnot Obr. 3,33 (a, b, a c) znázorňuje sériové uspořádání růst slitiny Rn: VT16 - BT1-0 - VT5-1. Maximální Rn tvořily obsah H3PO4 40%. Samozřejmě, že v důsledku zvýšení koncentrace kyseliny fosforečné je zachycení poklesu SO₄^2- a odpovídající snížení vodivosti AIP. Pokud je obsah H3PO4 v 60% pokles Rn AIP, zřejmě způsobeno zvýšením a snížením uchopení zachytit zodpovědný za elektrickou vodivost RO43- SO42-.

Proto z hlediska maximální přechodového odporu AIP by měla složení elektrolytu: 20% H₂SO₄^-, 40% H₃PO₄. Srovnání napětí tvorba a Rn AIP získá ukazují, že slitiny VT16 (nebo VT6) mají přibližně stejnou hodnotu jako ve výše uvedených parametrů coprocessing s jinými slitinami, a v odděleném zpracování. Současně VT5-1 slitiny a komerčně čistý titan BT1-0 s oddělenou anodickou jiskrou poskytnout léčbu AIP s vyšším přechodového odporu, než když je coprocessing s VT16 nebo VT6. Zdá se, že v přítomnosti VT16 (VT6), které tvoří hlavní část poklesu proudu na nich, a proud na VT5-1 a BT1-0, je zjevně nedostatečné pro tvorbu APS s větší odolností.

Vliv deformace na korozní potenciál a odporů

Anodická slitina zapalovací titan povlak má hustou a porézní vrstvy, které procházejí kompresi a tahové deformaci.

Je známo, že plastická deformace titanu způsobuje změnu potenciálu a rychlost koroze titan a jeho slitiny (Itin et al. 1995, Mueller a kol., 1996 až Thull, 1990, 1996). Samozřejmě, že deformace (oba elastické a plast), vzorek titanu se AIP způsobí změnu v korozní potenciál a přechodového odporu.

V následující tabulce jsou uvedeny hodnoty korozních potenciálů a odporu přechodu na jinou plastickou deformací paprsků ze slitiny VT16.

Výsledky jasně ukazují, že ohybové paprsky způsobí popraskání AIP, přičemž v důsledku otevření kovového substrátu a korozního potenciálu snižuje přechodový odpor.

Tyto výsledky potvrzují vědecký zájem a potřebu zkoumat míru deformace vliv na vlastnosti titanových slitin AIP. Podle výsledků těchto experimentů, k následujícím závěrům:

1. Ve všech zkoumaných elektrolytů titanové slitiny mají minimální a maximální hodnoty tvorby stresových podmíněné povlaků.
2. 20% kyseliny sírové, v nepřítomnosti kyseliny fosforečné stanoví minimální napětí podmíněného titanové slitiny AIP, ale s nejmenším odporem přenosu.
3. Se zvyšujícím se obsahu kyseliny fosforečné a 20% kyseliny sírové, se zvyšuje oxidační napětí, dosahuje maxima při koncentraci 40% H₃PO₄, a pak se sníží.
4. Přechodná odolnost AIP těchto slitin také zvyšuje s koncentrací kyseliny fosforečné, dosažení maxima 40% H₃PO₄, a pak se sníží.
5. Jediný oxidační ploché díly nepraktické, protože AIP odchylka přechodový odpor BT1-0 příklad vyšší než 20%, zatímco kusy 2-5 oxidací tato odchylka není vyšší než 10%.
6. Plastická deformace paprsků VT16 způsobuje výrazné snížení jak v korozní potenciál a odpor přechodu na úkor krakovací AIP, který je schopen samostatné pasivace.

Externí fixační systém a regulační mechanismy optimální biomechanika