Measurements of nanohardness and elasticity modulus of titanium after magnetoelectropolishing

Nanohardness is one of the main mechanical properties of the studied metal surface after electropolishing operations. The nanoindentation measurements were performed on CP-titanium biomaterial after its treatment under a standard electropolishing (EP) and magnetoelectro-polishing (MEP) conditions, with abrasive polishing (MP) performed on the samples for reference. In the studies, both the Young’s modulus of elasticity and nanohardness were investigated. It was found that the mechanical properties of titanium biomaterial indicated an evident dependence on the type and conditions of surface treatment. After magnetoelectropolishing (MEP) operation a considerable change in mechanical properties of the same Ti biomaterial was observed. One may state that the mechanical properties obtained on the titanium samples both after abrasive polishing (MP) and after a standard electropolishing (EP) are very different from those gained on the magnetoelectropolished titanium sample.

Nanotwardość jest jedną z ważniejszych cech mechanicznych powierzchni metali po obróbce elektropolerowaniem. W tradycyjnych badaniach twardości materiału, diamentowa końcówka wgłębnika służy badaniu twardości i modułu sprężystości. Pod obciążeniem wgłębnika następują odkształcenia sprężyste i plastyczne. Dobór wielkości obciążenia uzależniony jest od celu badania – samego materiału, czy też warstewek pasywnych powstałych na powierzchni metalu po określonej obróbce wykończającej. W artykule przedstawiono wyniki pomiarów metodą nanoindentacji próbek tytanu o czystości komercyjnej po polerowaniu elektrolitycznym w warunkach standardowych (EP), i magnetoelektro-polerowaniu (MEP), oraz po polerowaniu ściernym (MP) próbek, które posłużyły jako odniesienie. Badano moduł sprężystości Younga oraz nanotwardość materiału. Wyniki badań pokazują, że własności mechaniczne tytanu zależą od rodzaju i warunków obróbki wykończającej. Po magnetoelektropolerowaniu (MEP) wyniki nanoindentacji różnią się zasadniczo od analogicznych wyników uzyskanych po standardowym elektropolerowaniu (EP) i po polerowaniu ściernym (MP). Taka zmiana zasadniczo wpływa na poprawę odporności na przeginanie, zginanie i skręcanie biomateriału.