Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

The influence of electrolyte concentration in the plasma electrolytic oxidation process on structure and properties of the oxide layers formed on nitrided titanium Grade 2

Natalia Emilia Gałązka

Abstract

This thesis aim was to produce an oxided layers on nitrided titanium Grade 2 using plasma electrolytic oxidation (PEO) and to examine their microstructure, surface morphology, adhesion and corrosion properties. Samples of pure titanium Grade 2 were subjected to plasma nitriding process to form a nitride diffusion layer structured TiN+Ti2N+αTi(N). Then, in the process of plasma electrolytic oxidation, on the formed nitride layer, a film of TiO2 was prepared. This process was carried out at two electrolytes at a concentration of phosphoric acid (V) H3PO4 ratio of 1% and 25%, with addition of calcium dihydrogen phosphate Ca(H2PO4)2 and the oxidation time of 2 seconds and the potential of 200V. In the process of nitriding and PEO a layer was produced: TiO2(Ca,P)+TiN+Ti2N+αTi(N). Surface morphology and microstructure was examined using an optical microscope. Adhesion to the surface was examined by a scratch test. Tests of corrosion properties of layers were carried out using three methods: electroless, AC and DC in Ringer's solution at 37 °C. Results of this study revealed that concentration of the solution, that plasma electrolytic oxidation (PEO) has been carried in, has a substantial effect on the morphology, adhesion and corrosion resistance improvement of produced oxide layers compared to the pure titanium Grade 2, and a layer of titanium nitride TiN prepared on the same titanium. Such a good corrosion resistance and the ability to produce an oxide layer with an enormous surface area are great opportunities in the application as a biomaterial.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Natalia Emilia Gałązka (FMSE) Natalia Emilia Gałązka,, Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Title in Polish
Wpływ stężenia elektrolitu w procesie plazmowego utleniania elektrolitycznego na budowę i właściwości warstw tlenkowych wytworzonych na azotowanym tytanie Grade 2
Supervisor
Agnieszka Brojanowska (FMSE/DSE) Agnieszka Brojanowska,, Division of Surface Engineering (FMSE/DSE)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Certifying unit
Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Affiliation unit
Division of Surface Engineering (FMSE/DSE)
Study subject / specialization
, Inżynieria Materiałowa
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
27-09-2016
Issue date (year)
2016
Internal identifier
IM-D.002075
Reviewers
Tomasz Wejrzanowski (FMSE/DMD) Tomasz Wejrzanowski,, Division of Materials Design (FMSE/DMD)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE) Agnieszka Brojanowska (FMSE/DSE) Agnieszka Brojanowska,, Division of Surface Engineering (FMSE/DSE)Faculty of Materials Science and Engineering (FMSE)
Keywords in Polish
azotek tytanu, tlenek tytanu, plazmowe utlenianie elektrolityczne, azotowanie jarzeniowe, warstwy dyfuzyjne, odporność korozyjna
Keywords in English
titanium nitride, titanium oxide, plasma electrolytic oxidation, plasma nitriding, diffusion layers, corrosion resistance
Abstract in Polish
Celem pracy było wytworzenie warstw tlenkowych na azotowanym tytanie Grade 2 metodą plazmowego utleniania elektrolitycznego (PEO) oraz zbadanie ich mikrostruktury, morfologii powierzchni, adhezji oraz właściwości korozyjnych. Próbki tytanu technicznego Grade 2 poddano procesowi azotowania jarzeniowego w celu wytworzenia dyfuzyjnej warstwy azotku o budowie TiN+Ti2N+αTi(N). Następnie, w procesie plazmowego utleniania elektrolitycznego (PEO), na tak wytworzonej warstwie azotowanej wytworzono cienką warstwę TiO2. Proces ten był przeprowadzany w dwóch elektrolitach o stężeniu kwasu fosforowego (V) H3PO4 wynoszącym odpowiednio 1% i 25% z dodatkiem diwodorofosforanu wapnia Ca(H2PO4)2, przy czasie utleniania wynoszącym 2 s i potencjale utleniania 200 V. Po procesie azotowania oraz PEO powstała warstwa o budowie:TiO2(Ca,P)+TiN+Ti2N+αTi(N). Morfologię powierzchni i mikrostrukturę zbadano przy użyciu mikroskopu optycznego. Adhezję powstałej warstwy do podłoża zbadano za pomocą testu rysy – scratch test. Natomiast badania właściwości korozyjnych warstw przeprowadzono trzema metodami: bezprądową, zmiennoprądową i stałoprądową w roztworze Ringera, w temperaturze 37°C. Wyniki przeprowadzonych badań pozwoliły stwierdzić, że stężenie roztworu, w którym przeprowadzane było plazmowe utlenianie elektrolityczne (PEO) ma wyraźny wpływ na morfologię, adhezję oraz wzrost odporności korozyjnej wytworzonych warstw tlenkowych w porównaniu z tytanem technicznym Grade 2 oraz warstwą azotowaną wytworzoną na tytanie. Tak dobra odporność na korozję oraz możliwość wytworzenia warstwy tlenkowej o wysokim stopniu rozwinięcia powierzchni daje duże możliwości w aplikacji jako biomateriał.
File
  • File: 1
    253177, Natalia Emilia Gałązka, Praca Inżynierska.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 8773

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT198e5d62b5a34f4ea066a1bac596e130/
URN
urn:pw-repo:WUT198e5d62b5a34f4ea066a1bac596e130

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page