korozyjna stopu tytanu roztworach ustrojowych w warunkach stanu zapalnego

Transkrypt

1 Odporność korozyjna stopu tytanu w róŝnych r roztworach ustrojowych w warunkach stanu zapalnego Kalina Martyna Hatys WyŜsza Szkoła InŜynierii Dentystycznej w Ustroniu

2 Cel pracy Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu róŝnych płynów ustrojowych: roztworu Ringera, roztworu sztucznej krwi, roztworu Hank a, roztworu Tyrode a oraz roztworu sztucznej śliny na odporność korozyjną tytanu w warunkach stanu zapalnego temperatura roztworu korozyjnego 37 C.

3 Dla realizacji zamierzonego celu konieczne było: - otrzymanie roztworów korozyjnych: a - roztworu Ringera; b - trzech roztworów sztucznej krwi (SBF, ang. Simulated Body Fluid) o zmiennym składzie; c - roztworu Hank a; d - roztworu Tyrode a; e - dwóch roztworów sztucznej śliny o zmiennym składzie; - przygotowanie powierzchni tytanu do badań korozyjnych; - eksponowanie tytanu w danych płynach ustrojowych w temperaturze 37 C. Zmiennym parametrem w wykonanych badaniach był: - skład chemiczny płynów ustrojowych.

4 Skład chemiczny roztworu Ringera Składnik StęŜenie [g/dm 3 ] NaCl 8,60 KCl 0,30 CaCl 2 0,48

5 Skład chemiczny roztworu sztucznej krwi Składnik StęŜenie [g/dm 3 ] SBF 1 SBF 2 SBF 3 NaCl 7,996 7,996 24,16 NaHCO 3 0,350 0,350 1,06 KCl 0,224 0,228 0,67 K 2 HPO 4. 3H 2 O 0, ,52 MgCl 2. 6H 2 O 0, ,91 CaCl 2 0,278 0,278 1,10 Na 2 SO 4 0, (CH 2 OH) 3 CNH 2 6,057 6, kmol HCl 40 cm 3 40 cm 3 40 cm 3

6 Skład chemiczny roztworu Hank a Składnik StęŜenie [g/dm 3 ] NaCl 8,00 KCl 0,40 CaCl 2 0,185 K 2 HPO 4 0,06 MgCl 2. 6H 2 O 0,10 MgSO 4. 7H 2 O 0,10 NaHCO 3 0,35 Na 2 HPO 4 0,48 Glukoza 1,0

7 Skład chemiczny roztworu Tyrode a Składnik StęŜenie [g/dm 3 ] NaCl 8,0 KCl 0,20 CaCl 2 0,20 NaH 2 PO 4 0,05 MgCl 2. 6H 2 O 0,10 NaHCO 3 1,0 ph 6,9

8 Skład chemiczny roztworu sztucznej śliny 1 (stan zapalny) Składnik StęŜenie [g/dm 3 ] NaCl 0,40 KCl 0,40 Na 2 S 0,005 Na 2 HPO 4. H 2 O 0,690 CaCl 2. 2H 2 O 0,795 (NH 2 ) 2 CO 3 1,0 Kwas mlekowy 0,1 M Do ph = 2,7

9 Skład chemiczny roztworu sztucznej śliny 2 Składnik StęŜenie [g/dm 3 ] NaCl 0,70 KCl 1,20 Na 2 HPO 4 0,26 NaHCO 3 1,50 KSCN 0,33 Mocznik 1,30

10 Materiał badawczy Badania wykonano na tytanie o czystości 95,5%. KrąŜki tytanu wykorzystane do badań

11 Przygotowanie powierzchni tytanu do badań korozyjnych Szlifowanie stopów na papierach ściernych; Przemywanie w wodzie destylowanej; Odtłuszczanie w płuczce ultradźwiękowej; Suszenie i wykonywanie badań elektrochemicznych.

12 Wyniki badań elektrochemicznych powierzchni stopu tytanu

13 Potencjał stacjonarny (korozyjny( korozyjny) (E ) tytanu po 120 minutowej ekspozycji w płynach p ustrojowych: roztworze Ringera (próbka A), roztworach sztucznej krwi (próbki: B, C, D), roztworze Hank a (próbka E), roztworze Tyrode a (próbka F) oraz roztworach sztucznej śliny (próbki: G,H) w warunkach stanu zapalnego temperatura roztworu korozyjnego 37 C E ', mv A B C D E F G H S Y M B O L P R Ó B K I

14 Krzywe potencjodynamiczne tytanu po 120 minutowej ekspozycji w płynach p ustrojowych: roztworze Ringera,, roztworach sztucznej krwi, roztworze Hank a,, roztworze Tyrode a oraz roztworach sztucznej śliny, w warunkach stanu zapalnego temperatura roztworu korozyjnego 37 C I (A/cm 2 ) Roztwór Ringer' a ( próbk a A) Roztwór s ztucz nej krwi (S BF 1) ( pr óbk a B ) Roztwór s ztucz nej krwi (S BF 2) ( pr óbk a C) Roztwór s ztucz nej krwi (S BF 3) ( pr óbk a D) Roztwór Hank' a ( pr óbk a E ) Roztwór Ty rode' a (próbka F) Roztwór s ztucz nej śliny - 1 (pr óbk a G ) Roztwór s ztucz nej śliny - 2 (pr óbk a H) ,5 1,0 3,5 E (Volts)

15 Potencjał przejścia katodowo-anodowego anodowego (E K - A ) tytanu po 120 minutowej ekspozycji w płynach p ustrojowych: roztworze Ringera, roztworach sztucznej krwi, roztworze Hank a,, roztworze Tyrode a oraz roztworach sztucznej śliny, w warunkach stanu zapalnego w temperaturze roztworu korozyjnego 37 C. H G SYMBOL PRÓBKI F E D C B A E K - A, m V

16 Gęstość prądu korozyjnego przy potencjale 750 mv (i E=-750 mv) tytanu po 120 minutowej ekspozycji w płynach p ustrojowych: roztworze Ringera,, roztworach sztucznej krwi, roztworze Hank a, roztworze Tyrode a oraz roztworach sztucznej śliny, w warunkach stanu zapalnego w temperaturze roztworu korozyjnego 37 C. 4.0x10-5 i E = -750 mv, A/cm 2 3.0x x x A B C D E F G H SYMBOL PRÓBKI

17 Gęstość prądu anodowego przy potencjale 2,5 V (i( E=2,5 V ) tytanu po 120 minutowej ekspozycji w płynach p ustrojowych: roztworze Ringera,, roztworach sztucznej krwi, roztworze Hank a,, roztworze Tyrode a oraz roztworach sztucznej śliny, w warunkach stanu zapalnego w temperaturze roztworu korozyjnego 37 C. 5.0x10-5 i E = + 2,5 V, A/cm 2 4.0x x x x A B C D E F G H SYMBOL PRÓBKI

18 Gęstość prądu korozyjnego (i 0 ) tytanu po 120 minutowej ekspozycji w płynach p ustrojowych: roztworze Ringera, roztworach sztucznej krwi, roztworze Hank a,, roztworze Tyrode a oraz roztworach sztucznej śliny, w warunkach stanu zapalnego w temperaturze roztworu korozyjnego 37 C. 4.0x x10-6 i 0, A/cm 2 2.0x x A B C D E F G H SYMBOL PRÓBKI

19 Opór r polaryzacyjny (R( p ) tytanu po 120 minutowej ekspozycji w płynach p ustrojowych: roztworze Ringera,, roztworach sztucznej krwi, roztworze Hank a,, roztworze Tyrode a oraz roztworach sztucznej śliny, w warunkach stanu zapalnego w temperaturze roztworu korozyjnego 37 C. 2.5x x10 5 R P, Ωcm 2 1.5x x x10 4 A B C D E F G H S YM B O L P R Ó B K I

20 Wnioski Skład chemiczny płynów ustrojowych wpływa na wielkości mierzonych i wyznaczanych parametrów elektrochemicznych tytanu po 120 minutowej ekspozycji w roztworach korozyjnych, w temperaturze 37 C.

21 Do analizy wyników badań elektrochemicznych tytanu po ekspozycji w róŝnych płynach ustrojowych ze względu na złoŝoność układu tytan/warstwa pasywna/roztwór korozyjny, wskazane jest stosowanie szeregu parametrów elektrochemicznych określających właściwości korozyjne w wyŝej wymienionych płynach ustrojowych.

22 Do oceny właściwości korozyjnych tytanu po ekspozycji w róŝnych płynach ustrojowych zastosowano następujące wielkości elektrochemiczne: potencjał stacjonarny, korozyjny (E ), zmierzony po 120-to minutowej ekspozycji próbki w roztworze korozyjnym, gęstość prądu katodowego zmierzona przy potencjale -750 mv, potencjał przejścia katodowo-anodowego tytanu (E K-A ), gęstości prądu zarodkowania wŝeru przy potencjale 2,5 V, gęstość prądu korozyjnego (i 0 ), opór polaryzacyjny (R p ), a takŝe nachylenia Tafela procesu anodowego (β a ) oraz katodowego(β c ) tytanu.

23 Najszybciej procesy korozyjne zachodzą w roztworze sztucznej śliny (SBF 3), o największej zawartości jonów chlorkowych spośród wszystkich testowanych płynów. Wartość gęstości prądu korozyjnego (i 0 ) tytanu we wszystkich płynach ustrojowych była na poziomie 10-6 A/cm 2, co odpowiada szybkości korozji biomateriałów. Istnieje korelacja między gęstością prądu korozyjnego (i 0 ) a oporem polaryzacyjnym (R p ). Próbka D o najwyŝszej gęstości prądu korozyjnego (i 0 ) wykazuje najniŝszą wartość oporu polaryzacyjnego. W grupie roztworów sztucznej krwi opór polaryzacyjny jest ok. 3 razy niŝszy (próbka D) od próbki B. W roztworach sztucznej śliny opory polaryzacyjne próbek G i H są porównywalne.

24 Dziękuj kuję za uwagę