Czasopismo | INŻYNIERIA MATERIAŁOWA | Rocznik 2018 - zeszyt 1

Corrosion resistance of sintered AISI 316L-hydroxyapatite biomaterials in Ringer's solution

Odporność na korozję spiekanych biomateriałów AISI 316L-hydroksyapatyt w roztworze Ringera

10.15199/28.2018.1.4

Aneta Szewczyk-Nykiel

nr katalogowy: 112401
10.15199/28.2018.1.4

Streszczenie

AISI 316L-hydroxyapatite biomaterials were produced by the conventional powder metallurgy technology. In the case of materials such as these, proper and long-term functioning in the aggressive environment of body fluids is very important. Therefore, the purpose of this study was to determine the effect of hydroxyapatite content and sintering temperature on the properties including sintered density, open porosity, and in particular corrosion resistance of AISI 316L-hydroxyapatite biomaterials in Ringer’s solution. The measurement of sintered density and open porosity of studied materials was carried out by the water-displacement method. The corrosion behaviour was studied by open circuit potential measurement and potentiodynamic polarization method. It was stated that the properties of studied biomaterials are dependent on chemical composition of powders mixture and sintering temperature. The results showed that higher sintering temperature ensured to obtain lower values of corrosion current density and corrosion rate, and higher value of polarization resistance. The addition of 5 wt % hydroxyapatite provided to a significant improvement of corrosion resistance in Ringer’s solution in comparison to AISI 316L steel, while a slight decrease in corrosion resistance was observed for AISI 316L-10 wt % hydroxyapatite biomaterials. Passivation ability and better corrosion resistance indicate that sintered at 1240°C AISI 316L–5 wt % hydrohyapatite biomaterials is more appropriate for long-term functioning implants than AISI 316L steel. This biomaterial possessed good densification and the best corrosion resistance among all studied materials, as evidenced by the lowest corrosion current density and corrosion rate combined with the highest polarization resistance.

Abstract

W przypadku biomateriałów właściwe i długotrwałe funkcjonowanie w agresywnym środowisku płynów ustrojowych jest bardzo ważne. Austenityczne stale nierdzewne przy dobrych właściwościach mechanicznych wykazują jednak znaczną podatność na korozję elektrochemiczną, natomiast hydroksyapatyt charakteryzuje się bardzo dobrą biozgodnością i odpornością na korozję. Wprowadzenie dodatku hydroksyapatytu może wpłynąć na poprawę odporności korozyjnej, biozgodności, ale także właściwości tribologicznych stali AISI 316L. W pracy dokonano oceny odporności na korozję w roztworze Ringera spiekanych biomateriałów AISI 316L– hydroksyapatyt. Ponadto określono gęstość i porowatość otwartą otrzymanych materiałów. Na podstawie przeprowadzonych badań potencjodynamicznych i wyznaczonych parametrów korozyjnych określono wpływ zawartości hydroksyapatytu i temperatury spiekania na odporność na korozję badanych materiałów.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Frocisz Ł., Krawczyk J., Madej M.: Effect of secondary carbides precipitated in widmanstatten shape on tribolofical properties of cast materials. Rudy i Metale Nieżelazne 60/7 (2015) 324÷329.
[2] Krawczyk J.: Mechanizm zużycia tribologicznego w aspekcie zmian w warstwie wierzchniej roboczych walców hutniczych. Tribologia: tarcie i smarowanie 3 (2015) 65÷77.
[3] Krawczyk J., Pacyna J.: Wpływ obróbki cieplnej na strukture i własności staliw stosowanych na walce hutnicze. Hutnik-Wiadomości Hutnicze 71/7 (2004) 370÷374.
[4] Rożniata E., Pacyna J.: Effect of structure on mechanical properties of Cr-Ni-Mo steel. Archives of Metallurgy and Material Science 28/4 (2007) 224÷230.
[5] Umemoto M., Liu Z. G., Masuyama K., Tsuchiya K.: Influence of alloy additions on prediction and properties of bulk cementite. Scripta Materialia 45 (2001) 391÷397.
[6] Hallstedt B., Djurovic D., Appen J., Dronskowski R., Dick A., Kormann F., Hickel T., Neugebauer J.: Thermodynamic properties of cementite (Fe3C). CALPHAD: Comp. Caup. Pha. Dia. Term. 34 (2010) 129÷133.
[7] Litasov K. D., Rashchenko S. V., Shmakov A. N., Palyanov Y. N, Sokol A. G.: Thermal expansion of iron carbides, Fe7C3 and Fe3C, at 297÷911 K determined by in situ X-ray diffraction. Journal of Alloys Compounds 628 (2015) 102÷106.
[8] Change J., Ridley N.: Chromium partitioning during isothermal transformation of a eutectoid steel. Meterials Transactions A 12A (1981) 1205÷1213.
[9] Ande C. K., Sluiter M. H. F.: First-principles prediction of partitioning of alloying elements between cementite and ferrite. Acta Materialia 58 (2010) 6276÷6281.
[10] Benz R., Elliott J. F., Chipman J.: Thermodynamics of the carbides in the system Fe-Cr-C. Meterials Transactions 5 (1974) 2235÷2240.
[11] Djurovic D., Hallstedt B., Appen J., Dronsokowski R.: Thermodynamic assessment of the Fe-Mn-C. CALPHAD: Comp. Caup. Pha. Dia. Term. 35 (2011) 479÷491.
[12] Borgenstam A., Edmonds D., Hiller M.: Eutectoids with cementite as the major constituent in Fe-C-M alloys. Acta Materialia 103 (2016) 280÷289.
[13] Zhang G. H., Chae Y. J., Kim K. H., Suh D. W.: Effect of Mn, Si and Cr addition on the dissolution and coarsening of pearlitic cementite during intercritical austenitization in Fe 1 mass % C alloy. Materials Characterization 81 (2013) 56÷67.
[14] Coronado J. J., Rodriguez S. A.: Cementite characterization with chromium and vanadiom contents using indentation technique. Joururnal of Iron and Steel Research 22/4 (2015) 366÷370.
[15] Luzginova N. V., Zhao L., Sietsma J.: The cementite spheroidization process in high-carbon steels with different chromium contents. Metallurgy and Materials Transaction A 39A (2008) 513÷521.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 112401 "Corrosion resistance of s..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - e-zeszyt (pdf) 2018-1 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	65.00 zł

Prenumerata

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

402.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna	492.00 zł brutto 455.56 zł netto 36.44 zł VAT (stawka VAT 8%)
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - pakowanie i wysyłka	21.00 zł brutto 17.07 zł netto 3.93 zł VAT (stawka VAT 23%)

513.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	600.00 zł brutto 555.56 zł netto 44.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

600.00 zł

Zeszyt

2018-1

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma