Aleksandra Świątek ,,ODPORNOŚĆ KOROZYJNA STALI 316L

WYśSZA SZKOŁA INśYNIERII DENTYSTYCZNEJ
IM. PROF. MEISSNERA W USTRONIU
WYDZIAŁ INśYNIERII DENTYSTYCZNEJ
Aleksandra Świątek
,,ODPORNOŚĆ KOROZYJNA STALI 316L ORAZ
STOPÓW TYPU CO-CR-MO, CR-NI-MO,
TYTANU W POŁĄCZENIU Z CERAMIKĄ
DENTYSTYCZNĄ W ROZTWORZE RINGERA’’.
Cel pracy
Do realizacji zamierzonego celu konieczne było:
otrzymanie zolu SiO2, z którego naniesiono
trójwarstwową powłokę ceramiczną (warstwa pośrednia
mająca na celu zwiększenie adhezji ceramiki
dentystycznej do podłoŜa metalicznego);
wytworzenie trójwarstwowych powłok SiO2 metodą
zanurzeniową ;
spiekanie otrzymanych warstw w temperaturze 500 °C;
wytworzenie ceramiki dentystycznej na powierzchni
metalicznych próbek.
Przygotowanie roztworu powłokowego
Do przygotowania powłok uŜyto następujących odczynników:
- tetraetoksysilan Si(C2H5O)4
- alkohol etylowy C2H5OH
- kwas octowy CH3COOH
- kwas azotowy HNO3
Skład chemiczny otrzymanych zoli podany w stosunku molowym
TOES
1
C2H5OH
4
HNO3
CH3COOH
0.01
0.01
Procedura przygotowania próbek:
szlifowanie na papierze ściernym o uziarnieniu 400, 600, 800;
przemywanie wodą destylowaną;
suszenie;
odtłuszczanie w acetonie, w płuczce ultradźwiękowej w czasie 30
min;
ponowne suszenie.
Ultrapłuczka
Materiał badawczy
Badania wykonano na:
- stali 316L
C [%]
Cr [%]
Ni [%]
Mo [%] Mn [%
Si [%]
Cu [%]
V [%]
S [%]
P [%]
0,03
17,28
14,8
2,8
0,19
0,07
0,035
0,03
0,024
1,96
- stopie Co-Cr-Mo (59,0-25,0-4,0%);
- stopie Cr-Ni-Mo (61,4-25,7-11,0%);
- tytanie (99,7%).
* wykorzystane w badaniach próbki miały kształt krąŜków o średnicy 14,8 mm
i grubości 1,0 mm.
Jako środowisko korozyjne wybrano roztwór Ringera, którego skład przedstawia
tabela:
Składnik
StęŜenie [g/dm3]
NaCl
8,60
KCl
0,30
CaCl
0,48
Pokrywanie podłoŜa warstwą zolu:
powłoki nanoszono metodą
zanurzeniową (szybkość
wynurzania 2,5 mm/min);
próbki z naniesioną powłoką
suszono na wolnym
powietrzu przez 24 godziny;
następnie próbki wypiekano
przez czas 60 minut, szybkość
wzrostu temperatury pieca
wynosiła 2 deg/min.
Aparatura do zanurzania
i wynurzania próbek
Metodyka wykonywania badań
Elektrochemiczne
pomiary
stałoprądowe
polegały
na
rejestrowaniu krzywych polaryzacyjnych w konwencjonalnym
układzie trójelektrodowym. Układ pomiarowy składał się
z naczyńka pomiarowego, potencjostatu oraz komputera.
Układ pomiarowy
Elektrochemiczne naczyńko pomiarowe
Wyniki badań
Krzywe potencjodynamiczne stali chirurgicznej 316L oraz stopów: Co-CrMo, Cr-Ni-Mo i tytanu, pokrytych porcelaną dentystyczną po 14-to
dniowej ekspozycji w roztworze Ringera, w podwyŜszonej temperaturze
37 ˚C (stan zapalny).
Potencjał korozyjny stali chirurgicznej 316L, stopów: Co-Cr-Mo, Cr-NiMo oraz tytanu po 14-to dniowej ekspozycji w roztworze Ringera.
Gęstość prądów katodowych stali 316L, stopów: Co-Cr-Mo, Cr-Ni-Mo oraz
tytanu przy potencjale – 750 mV po 14-to dniowej ekspozycji w roztworze
Ringera.
Potencjał przejścia katodowo-anodowego (EK-A) stali 316L, stopów: CoCr-Mo, Cr-Ni-Mo i tytanu z ceramiką dentystyczną.
Potencjał, przy którym występował wyraźny wzrost gęstości prądu
anodowego, potencjał zarodkowania wŜeru (Ew) stali 316 L, stopów: Co-CrMo, Cr-Ni-Mo oraz tytanu po 14-to dniowej ekspozycji w roztworze
Ringera.
Opory polaryzacyjne (Rp) podłoŜy metalicznych z ceramiką dentystyczną
po 14-to dniowej ekspozycji w roztworze Ringera, w podwyŜszonej
temperaturze (37˚C).
Obszar pasywny podłoŜy metalicznych z ceramiką dentystyczną po 14to dniowej ekspozycji w roztworze Ringera, w podwyŜszonej
temperaturze (37 ˚C).
Wnioski:
Ceramika dentystyczna otrzymana na trójwarstwowych
powłokach SiO2 obniŜa szybkość korozji stali nierdzewnej typu
316L oraz stopów: Co-Cr-Mo, Cr-Ni-Mo, tytanu
w roztworze Ringera w temperaturze 37 °C.
Skuteczność ochronna otrzymanej ceramiki dentystycznej
z trójwarstwowymi powłokami SiO2 zaleŜy od rodzaju podłoŜa
metalicznego.
Stal typu 316L miała najniŜszy potencjał przejścia katodowoanodowego (EK-A) (około –600 mV). Gałąź anodowa stali 316
z ceramiką dentystyczną była najwyŜej połoŜona z pośród
badanych materiałów. W przypadku stopów najwyŜsze gęstości
prądów katodowych oraz największy potencjał EK-A (ok. 300
mV) miał stop Cr-Ni-Mo.
NajwyŜszy
potencjał stacjonarny (E’) miał tytan z ceramiką
dentystyczną (ok. + 415 mV). Zmiany potencjałów E’ stali 316L oraz
stopów są wynikiem róŜnej zawartości chromu, niklu, a takŜe
molibdenu.
RóŜnice
w zmierzonych wartościach potencjału EK-A wskazują na
dynamikę w wyniku zachodzących procesów katodowo-anodowych.
Przyczyną tych zmian jest skład chemiczny podłoŜy, porowatość
ceramiki dentystycznej na podłoŜach.
NajniŜszy
potencjał zarodkowania wŜeru (ok. 300 mV) miała
powłoka stali 316L z powłoką ceramiczną. NajwyŜszy potencjał (Ew)
miał stop Cr-Ni-Mo z ceramiką dentystyczną na powierzchni (ponad
880 mV). Przyczyną tego była prawdopodobnie róŜna zawartość
chromu w obu materiałach.
NajwyŜszy
opór polaryzacyjny (Rp) miał stop tytanu
z ceramika dentystyczną (ok. 1,5x105 Ωcm2), natomiast
pozostałe materiały wykazywały zbliŜoną wartość wyznaczonego
Rp (ok. 0,9÷1,0x105 Ωcm2). Tak wysokie wartości Rp świadczą o
duŜej biozgodności, przede wszystkim o bardzo małej szybkości
korozji modyfikowanych materiałów metalicznych.
Dziękuję za uwagę!