Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Влияние азотирования и оксидирования на износостойкость и коррозионную стойкость титанового сплава, легированного цирконием

М. Ф. Венде, М. Ю. Семенов, А. Е. Смирнов, Ю. А. Пучков, Г. С. Севальнёв, Ю. И. Виноградов

Аннотация


Исследовано влияние оксидирования и азотирования на структуру, трибологические свойства и коррозионную стойкость предлагаемого для биомедицинского использования сплава ВТ18у, легированного цирконием, ниобием и оловом, взамен цитотоксичного ванадия. Показано положительное влияние химико-термической обработки на сопротивление изнашиванию сплава. Установлено, что максимальная износостойкость достигается при азотировании сплава, однако коррозионная стойкость азотированных покрытий незначительно уступает сплаву в исходном состоянии. Стойкость к коррозии оксидированных покрытий несколько ниже, чем в исходном состоянии. Однако оба вида покрытий уменьшают склонность к избирательной коррозии. Полученные результаты позволяют рекомендовать азотирование сплава ВТ18у для изделий биомедицинского назначения. Для окончательного выбора способа поверхностного упрочнения сплава необходимы дополнительные исследования на биосовместимость.

Ключевые слова


титановый сплав; цирконий; азотирование; оксидирование; износостойкость; коррозионная стойкость.

Полный текст:

PDF

Литература


Li Y., Yang C., Zhao H. et al. New developments of Ti-based alloys for biomedical applications // Materials. 2014. V. 7, Is. 3. P. 1709 – 1800. DOI: 10.3390/ma7031709

Kyzioі K., Kaczmarek Ј., Brzezinka G., Kyzioі A. Structure, characterization and cytotoxicity study on plasma surface modified Ti – 6Al – 4V and g-TiAl alloys // Chemical Engineering Journal. 2014. V. 240. P. 516 – 526. DOI: 10.1016/j.cej.2013.10.091

Banaszek K., Klimek L., Zgorzynska E. et al. Cytotoxicity of titanium carbonitride coatings for prostodontic alloys with different amounts of carbon and nitrogen // Biomedical Materials. 2018. V. 13, Is. 4. 045003. DOI: 10.1088/1748- 605X/aab942

Banaszek K., Maњlanka M., Semenov M., Klimek L. Corrosive studies of a prosthetic Ni – Cr alloy coated with Ti(C, N) type layers // Materials. 2022. V. 15, Is. 7. AN. 2471. DOI: org/10.3390/ma15072471

Dinu M., Franchi S., Pruna V. et al. Ti – Nb – Zr system and its surface biofunctionalization for biomedical applications / In: F. H. Froes, M. Qian (ed.). Titanium in Medical and Dental Applications: Woodhead Publishing Series in Biomaterials, Woodhead Publishing, Cambridge (UK), 2018. P. 175 – 200. DOI: 10.1016/B978-0-12-812456-7.00008-1

Woіowiec-Korecka E., Czepuіkowska-Pawlak W., Kula Z., Klimek L. Effect of SiC abrasive blasting parameters on the quality of the ceramic and Ni – Cr dental alloy joint // Materials. 2022. V. 15. AN. 964. DOI: 10.3390/ma15030964

Zhecheva A., Wei S., Malinov S. A. Long enhancing the microstructure and properties of titanium alloys through nitriding and other surface engineering methods // Surface and Coatings technology. 2005. V. 200, Is. 7. P. 2192 – 2207. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2004.07.115

Januszewicz B., Klimek L. Nitriding of titanium and Ti6Al4V alloy in ammonia gas under low pressure // Materials Science and Technology. 2010. V. 26, Is. 5. P. 586 – 590. DOI: 10.1179/174328409X448501

Kula Z., Semenov M., Klimek L. Carbon coatings deposited on prosthodontic Ni – Cr alloy // Applied Sciences. 2021. V. 11, Is. 10. AN. 4551. DOI: 10.3390/app11104551

Solar R. J. Corrosion resistance of titanium surgical implant alloys, a review. Corrosion and degradation of implant materials / In: Corrosion and Degradation of Implant Materials, ASTM STP 684; B. C. Syrett, A. Acharya (eds.); ASTM: Baltimore, MD, USA, 1979. P. 259 – 273.

Герасимов С. А., Куксенова Л. И., Лаптева В. Г. Структура и износостойкость азотированных конструкционных сталей и сплавов. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. 518 с.

Севальнев Г. С., Севальнева Т. Г., Колмаков А. Г. и др. Влияние фазового состава аустенитно-мартенситной трип-стали ВНС9-Ш на характеристики сухого трения скольжения в трибоконтакте со сталью ШХ15 // Деформация и разрушение материалов. 2021. № 10. С. 20 – 27.

Greener E. H., Harcourt J. K., Lautenschlager E. P. Materials science in dentistry. Williams & Wilkins: Baltimore, MD, USA, 1972. 408 p.

Eliaz N., Gileadi E. Physical Electrochemistry: Fundamentals, Techniques, and Applications. Wiley-VCH Verlag GmbH &Co: Weinheim, Germany, 2019. 452 p.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2023.2.21-28

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024