Anodowanie implantowych stopów tytanu w roztworach glicerolu

Agnieszka A. Kaczmarek ,  Katarzyna Arkusz ,  Elzbieta Krasicka-Cydzik 

University of Zielona Gora, Podgorna 50, Zielona Góra 65-246, Poland

Abstract
Powszechnie stosowane w implantologii stopy tytanu znane są ze swojej biozgodności, która przypisywana jest obecności tlenkowej warstwy pasywnej, spontanicznie formowanej w powietrzu i w roztworach fizjologicznych, lub wytwarzanej anodowo. Elektrochemiczne utlenianie tytanu i jego stopów w roztworach nieorganicznych i organicznych pozwala kształtować morfologię i grubość warstwy pasywnej, oraz wzbogacać ją o składniki elektrolitu. Np. anodowanie tytanu i stopu Ti6Al7Nb w roztworze kwasu ortofosforowego  z dodatkiem jonów fluorkowych prowadzi do wytworzenia samoorganizującej się nanotubularnej warstwy tlenkowej, która w zależności od stężenia elektrolitu głównego wzbogacona jest w fosforany, nadające jej cech bioaktywności [1-4]. W prezentowanej pracy podjęto formowanie warstw tlenkowych na implantowych stopach tytanu (Ti6Al7Nb oraz Ti6Al4V) w roztworach glicerolu i kwasu ortofosforowego w celu porównania morfologii wytworzonych nanostruktur z uformowanymi w tych samych warunkach na tytanie. Do oceny wykorzystano wyznaczone zależności pomiędzy średnicą nanorurek, a wielkością potencjału anodowania, oraz analizę wpływu rodzaju elektrolitu na podatność faz stopu do elektrochemicznego utleniania. Proces anodowania prowadzono przy potencjałach 2, 5, 10, 20, 25V przez 2h w roztworach 1M H3PO4 oraz w 90% roztworze glicerolu i wody z dodatkiem 0,4% wag. jonów fluorkowych. Efektem anodowania w kwasie ortofosforowym było otrzymanie nanotubularnych warstw tlenkowych na tytanie, na obu fazach stopu Ti6Al7Nb i na fazie alfa stopu Ti6Al4V. W warstwie anodowej pokrywającej fazę beta stopu Ti6Al4V stwierdzono brak tlenków wanadu, charakteryzujących się silnym powinowactwem do kluczowych metabolicznie fosforanów [5]. Podjęto zatem dalsze próby wytworzenia warstwy nanorurek na tym stopie w roztworze glicerolu. Zmiana elektrolitu umożliwiła  wytworzenie na obu fazach stopu warstwy nanorurek, nie różniących się wartościami średnic więcej niż 10-15 nm. Wielkość średnic nanorurek, podobnie jak w przypadku anodowania w kwasie ortofosforowym, była uzależniona od wielkości potencjału anodowania.

[1] E.Krasicka-Cydzik, Formowanie cienkich warstw anodowych na tytanie i jego stopach implantowych w środowisku kwasu fosforowego, Uniwersytet Zielonogórski, Zielona Góra 2003.

[2] Fluoride concentration effect on the anodic growth of self-aligned oxide nanotube array on Ti6Al7Nb alloy; Agnieszka Kaczmarek, Tomasz Klekiel, Elżbieta Krasicka-Cydzik; Surface and Interface Analysis .- 2010, Vol. 42, iss. 6-7, p 510-514.

[3] Competition between phosphates and fluorides at anodic formation of titania nanotubes on titanium; Elżbieta Krasicka-Cydzik, Krzysztof Kowalski, Agnieszka Kaczmarek, Izabela Głazowska, Krzysztof Białas-Heltowski; Surface and Interface Analysis .- 2010, Vol. 42, iss. 6-7, p 471-474.

[4] Scan rate effect on the anodic growth of self- aligned titanium dioxide nanotubes; Elżbieta Krasicka-Cydzik, Izabela Głazowska, Agnieszka Kaczmarek, Krzysztof Białas-Heltowski; Inżynieria Biomateriałów - Engineering of Biomaterials .- 2008, 11, nr 77-80, p 48-51

[5] D. Rehder, Bioinorganic Vanadium Chemistry, John Willey& Sons, 2008  

Fig.1. Powierzchnia nanorurek na stopie Ti6Al7Nb po anodowaniu w 1M H3PO4 z dodatkiem 0,4%HF w 20V przez 2h  

 

Related papers
  1. The comparison of immobilization for glucose oxidase and  horseradish peroxidase on titania nanotube surface 
  2. Podłoża biosensorów na bazie implantowych materiałów tytanowych

Presentation: Poster at Nanotechnologia PL 2011, by Agnieszka A. Kaczmarek
See On-line Journal of Nanotechnologia PL 2011

Submitted: 2011-08-31 13:18
Revised:   2011-08-31 15:01