Establishing the patterns in the formation of oxide films on the alloy Ti6Al4V in carbonic acid solutions

• Main Authors: Ivashchenko, Maryna, Smirnova, Olha, Kyselova, Svitlana, Avina, Svetlana, Sincheskul, Alexander, Pilipenko, Alexei
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: PRIVAT COMPANY "TECHNOLOGY CENTER" 2018
• Subjects: anodic polarization; electrochemical oxidation; oxide film; molding dependence; potential gradient; UDC 621.357; анодная поляризация; электрохимическое окисление; оксидная пленка; формировочная зависимость; градиент потенциала; анодна поляризація; електрохімічне окислення; оксидна плівка; формувальна залежність; градієнт потенціалу; Carbonic acid
• Online Access: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/143793

This paper reports results of studying the features of the formation of thin interference-colored oxide films on the alloy Ti6Al4V alloy in solutions of carboxylic acids. It has been established that a change in voltage on the cell corresponding to the molding dependence of the alloy depends on the anodic current density. At current densities <0.5 A∙dm–2, a continuous oxide film is not formed at the alloy surface and the assigned voltage value is not reached. An increase in current density to values higher than 0.5 A∙dm–2 predetermines a linear change in voltage over time with followed by reaching the assigned magnitude U. The maximum film thickness for these conditions is defined by the voltage magnitude and does not depend on the electrolysis mode. Color of the oxide film is defined by the specified value for the molding voltage and does not depend on current density, nature and concentration of carboxylic acid. A match between the molding dependences of oxidation obtained in different electrolytes suggests that the formation of oxide proceeds in line with the same mechanism. The obtained data are explained by the fact that the formation of oxide under the galvanic static mode takes place under conditions of the presence of a constant potential gradient in the oxide film. An increase in the voltage magnitude applied to the cell predetermines a proportional increase in the maximum oxide thickness, since it leads to an increase in the amount of electricity passed through the cell and a corresponding increase in the mass of the oxidized metal. Results of the study into determining the effect of the nature of carboxylic acid on the formation process of an oxide film on the alloy Ti6Al4V using the method of electrochemical oxidation have demonstrated that the nature of the electrolyte does not affect the characteristics of its formation. The obtained data allow us to suggest that the choice of an electrolyte for the development of a technology for electrochemical oxidation of titanium implants should be based on the results of studying the functional properties of the obtained coatings Представлены результаты исследования особенностей образования тонких интерференционно-окрашенных оксидных пленок на сплаве ВТ6 в растворах карбоновых кислот. Установлено, что изменение напряжения на ячейке, соответствующее формовочной зависимости сплава, зависит от анодной плотности тока. При плотностях тока <0,5 А·дм–2 сплошная оксидная пленка на поверхности сплава не образуется и заданное значение напряжения не достигается. Повышение плотности тока до значений превышающих 0,5 А·дм–2, обусловливает линейное изменение напряжения во времени с конечным выходом на заданную величину U. Максимальная для данных условий толщина пленки определяется величиной напряжения и не зависит от режима электролиза. Цвет оксидной пленки определяется заданным значением напряжения формирования и не зависит от плотности тока, природы и концентрации карбоновой кислоты. Совпадение формовочных зависимостей оксидирования, полученных в различных электролитах, позволяет предположить, что образование оксида проходит по одинаковому механизму. Полученные данные объясняются тем, что формирование оксида в гальваностатическом режиме проходит в условиях наличия постоянного градиента потенциала в оксидной пленке. Увеличение величины приложенного к ячейке напряжения обуславливает пропорциональный рост максимальной толщины оксида, поскольку приводит к росту пропущенной через ячейку количества электричества и соответствующего роста массы окисленного металла. Результаты исследования по определению влияния природы карбоновой кислоты на процесс формирования оксидной пленки на сплаве ВТ6 методом электрохимического окисления показали, что природа электролита не влияет на особенности ее образования. Полученные данные позволяют утверждать, что выбор электролита для разработки технологии электрохимического оксидирования титановых имплантатов должен основываться на результатах исследования функциональных свойств полученных покрытий Представлені результати дослідження особливостей утворення тонких інтерференційно-забарвлених оксидних плівок на сплаві ВТ6 у розчинах карбонових кислот. Встановлено, що зміна напруги на комірці, яка відповідає формувальній залежності сплаву, залежить від анодної густини струму. При густинах струму <0,5 А·дм–2 суцільна оксидна плівка на поверхні сплаву не утворюється і задане значення напруги не досягається. Підвищення густини струму до значень більших за 0,5 А·дм–2, обумовлює лінійну зміну напруги у часі з кінцевим виходом на задану величину U. Максимальна для даних умов товщина плівки визначається встановленою величиною напруги і не залежить від режиму електролізу. Колір оксидної плівки визначається заданим значенням напруги формування і не залежить від густини струму, природи і концентрації карбонової кислоти.Збіг формувальних залежностей оксидування, одержаних у різних електролітах, дозволяє припустити, що утворення оксиду проходить за однаковим механізмом. Одержані дані пояснюються тим, що формування оксиду у гальваностатичному режимі проходить в умовах наявності постійного градієнта потенціалу у оксидній плівці. Збільшення величини прикладеної до комірки напруги обумовлює пропорційний ріст максимальної товщини оксиду, оскільки приводить до зростання пропущеної через комірку кількості електрики і відповідного зростання маси окисленого металу. Результати дослідження з визначення впливу природи карбонової кислоти на процес формування оксидної плівки на сплаві ВТ6 методом електрохімічного окислення показали, що природа електроліту не вливає на особливості її утворення. Одержані дані дозволяють стверджувати, що вибір електроліту для розробки технології електрохімічного оксидування титанових імплантатів повинен ґрунтуватися на результатах дослідження функціональних властивостей одержаних покриттів