Регулирование коррозионной повреждаемости магниевых сплавов за счет использования вакуумных циркониевых покрытий

М.Л. Линдеров ORCID logo , М.А. Афанасьев, А.Н. Асмолов, В.А. Данилов ORCID logo , Д.Л. Мерсон показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 14 мая 2021; Исправлена: 21 августа 2021; Принята: 26 августа 2021
Цитирование: М.Л. Линдеров, М.А. Афанасьев, А.Н. Асмолов, В.А. Данилов, Д.Л. Мерсон. Регулирование коррозионной повреждаемости магниевых сплавов за счет использования вакуумных циркониевых покрытий. Письма о материалах. 2021. Т.11. №3. С.357-362
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-3-357-362

Аннотация

Регулирование скорости коррозии биорезорбируемых магниевых сплавов за счет использования вакуумных циркониевых покрытий.Магниевые сплавы обладают уникальным сочетанием свойств по удельной прочности, модулю упругости и биосовместимости, что позволяет их рассматривать как одни из наиболее перспективных материалов для использования в качестве временных биорезорбируемых имплантатов, способных в процессе постепенного растворения в организме человека замещаться костной тканью, тем самым исключая необходимость повторного операционное вмешательства для извлечения имплантата после залечивания. В связи с этим в мировом научном сообществе уделяется много внимания работам, направленным на разработку способов регулирования коррозионной повреждаемости магниевых сплавов. В представленном исследовании продемонстрировано, что такое прецизионное регулирование может быть реализовано за счет использования вакуумных циркониевых покрытий, в то время как сам Zr уже активно используется в медицине. Показано, что нанесение циркониевого покрытия на сплав МА14 (ZK60), который в настоящее время рассматривается как один из возможных кандидатов на использование в медицинской практике, толщинами 0.4 и 0.8 мкм способно уменьшить коррозионную повреждаемость, оцененную по выходу водорода, на базе 110 часов в 1.3 и 1.6 раза, соответственно. Благоприятное влияние циркониевого покрытия на сопротивление коррозионным процессам подтверждается результатами, полученными с использованием лазерного конфокального микроскопа: на трехмерных изображениях поверхности образцов зафиксировано уменьшение как общей прокорродировавшей площади, так и глубины коррозионных повреждений. Кроме того, в работе с использованием сканирующей электронной микроскопии приведено комплексное исследование полученных покрытий, позволившее охарактеризовать его структуру и химический состав. Адгезионные характеристики покрытия оценивались путем царапания на скретч-тестере и показали, что для покрытия толщиной 0.8 мкм разрушение наблюдается при нагрузке вдавливания конического индентора порядка 0.5 Н.

Ссылки (14)

1. P. Jiang, C. Blawert, M. L. Zheludkevich. Corros. Mater. Degrad. 1 (2), 7 (2020).10.3390/cmd1020007. Crossref
2. U. Riaz, I. Shabib, W. Haider. J. Biomed. Mater. Res. B. 107 (6), 1970 (2019). Crossref
3. Y. Zhang, N. Wan, J. Li, M. Mesbah, K. Wong, A. Fallahpour, B. Nasiri-Tabrizi, J. Yang. Lat. Am. j. solids struct. 17 (5), e293 (2020). Crossref
4. D. Merson, A. Brilevsky, P. Myagkikh, A. Tarkova, A. Prokhorikhin, E. Kretov, T. Frolova, A. Vinogradov. Materials. 13 (3), 544 (2020). Crossref
5. E. Vasilev, V. Kopylov, M. Linderov, A. Brilevsky, D. Merson, A. Vinogrado. Letters on Materials. 9 (2), 157 (2019). Crossref
6. A. Vinogradov, E. Vasilev, V. Kopylov, M. Linderov, A. Brilevesky, D. Merson. Metals. 9 (2), 186 (2019). Crossref
7. M. Linderov, E. Vasilev, D. Merson, M. Markushev, A. Vinogradov. Metals. 8 (1), 20 (2018). Crossref
8. I. Roikh, L. Koltunova, S. Fedosov. Vacuum protective coating. Moscow (1976) 369 p. (in Russian) [И. Ройх, Л. Колтунова, С. Федосов. Нанесение защитных покрытий в вакууме. Москва (1976) 369 с.].
9. L. Morozova. Chemical elements in the human body: reference materials. Arkhangelsk, Federal University named after M. V. Lomonosov (2001) 47 p. (in Russian) [Л. В. Морозова. Химические элементы в организме человека: справочные материалы. Архангельск, Поморский государственный университет им. М. В. Ломоносова (2001) 47 с.].
10. G. Renganathan, N. Tanneru, S. Madurai. Fundamental Biomaterials: Metals. 2018, 211 (2018). Crossref
11. M. Ferraris, E. Verne, P. Appendino, C. Moisescu, A. Krajewski, A. Ravaglioli, A. Piancastelli. Biomaterials. 21 (8), 765 (2000). Crossref
12. M. Esmaily, J. Svensson, S. Fajardo, N. Birbilis, G. Frankel, S. Virtanen, R. Arrabal, S. Thomas, L. Johansson. Progress in Materials Science. 89 (2169), 92 (2017). Crossref
13. S. Lebouil, A. Duboin, F. Monti, P. Tabeling, K. Ogle, P. Volovitch. Electrochimica Acta. 124, 276 (2013). Crossref
14. G. Frankel. Journal of Testing and Evaluation. 42 (3), 517 (2014). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование

1. Российский научный фонд - 19-79-00258