- Tytuł:
-
Significant improvement of AISI 316L SS biomaterial surface after magnetoelectropolishing MEP: XPS measurements
Istotne polepszenie stali AISI 316L jako biomateriału po magnetoelektropolerowaniu: pomiary XPS - Autorzy:
-
Hryniewicz, T.
Rokosz, K. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/151152.pdf
- Data publikacji:
- 2013
- Wydawca:
- Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
- Tematy:
-
AISI 316L SS
magnetoelectropolishing (MEP)
XPS measurements
Cr-X/Fe-X ratio
pomiary XPS
stal austenityczna AISI 316L
magnetoelektropolerowanie (MEP) - Opis:
-
The main purpose of the work is to show a significant improvement of AISI 316L biomaterial after magnetoelectropolishing MEP. The studies were realized by taking XPS measurements on the steel samples after three surface treatments: abrasive polishing MP, standard electropolishing EP, and magnetoelectropolishing MEP to reveal the great advantage of magnetoelectropolished biomaterial over the 316L steel surface properties after other finishing operations. Moreover, a variety of electropolishing conditions (EP – without stirring, MIX – using electrolyte mixing) and parameters (current density from the plateau level EP, up to EP1000, meaning 1000 A/dm2) were considered and studied. Afterwards, basing on the XPS survey, the high resolution spectra were determined concerning three general elements of the 316L steel: iron, chromium, and oxygen. At the end, chromium compounds to iron compounds ratio (Cr-X/Fe-X) and Cr/Fe ratio could be calculated to reveal the optimum conditions of the studies. The main achievement of the work is proving the outstanding features of stainless steel biomaterial after MEP.
W artykule przedstawiono wyniki pomiarów składu chemicznego warstwy pasywnej wytworzonej na stali austenitycznej AISI 316L po polerowaniu elektrochemicznym w warunkach bez mieszania elektrolitu (EP), z mieszaniem elektrolitu (MIX), oraz po magnetoelektropolerowaniu (MEP). Wszystkie próby polerowania elektrochemicznego prowadzono w mieszaninie kwasów ortofosforowego i siarkowego o składzie objętościowym 6:4 w temperaturze (655) C przy zastosowaniu gęstości prądu na poziomie plateau, 50 A/dm2, 200 A/dm2, i 1000 A/dm2 oraz jednakowym czasie obróbki wynoszącym 3 minuty. Proces magnetoelektropolerowania MEP prowadzono w stałym polu magnetycznym (B ≈ 350 mT). Dodatkowo, kilka prób MEP wykonano z parametrami i ≈ 200 A/dm2, w polu magnetycznym o natężeniu B ≈ 420 mT. Skład chemiczny warstwy wierzchniej stali AISI 316L zbadano przy użyciu fotoelektronowej spektroskopii promieniami Roentgena (XPS) po trzech obróbkach: polerowaniu ściernym MP, polerowaniu elektrolitycznym EP, oraz po MEP. Warunki elektropolerowania obejmowały mieszanie elektrolitu (MIX), lub jego brak (EP), oraz gęstość prądu od wartości plateau do 1000 A/dm2 (EP1000). Po polerowaniu, w oparciu o pomiary XPS, uzyskano widma wysokiej rozdzielczości dotyczące trzech głównych pierwiastków stali 316L: żelaza, chromu i tlenu. Podstawowe zadanie polegało na wyznaczeniu zmian w stosunku zawartości chromu do żelaza w warstwie wierzchniej badanej stali austenitycznej AISI 316L, w zależności od warunków obróbki elektrochemicznej. Przedstawiono widma XPS wysokiej rozdzielczości chromu Cr 2p oraz żelaza Fe 2p badanej stali po poszczególnych obróbkach elektrochemicznych. Tabelarycznie przedstawiono analizę danych XPS przez dopasowanie jednopikowe O 1s. Następnie pokazano skład chemiczny warstwy wierzchniej obliczony w oparciu o trzy sygnały: Fe 2p, Cr 2p, O 1s oraz podano stosunki Cr-X/Fe-X i Cr/Fe. Metoda badania XPS składu powierzchni została przedstawiona we wcześniejszych pracach Autorów, przy czym sposób podejścia do dwupikowej analizy zaprezentowano przykładowo na pierwszych dwu rysunkach niniejszej pracy. Badania XPS przeprowadzono na spektrometrze SCIENCE SES 2002. Widma rentgenowskie zapisywano przy normalnej emisji. W celu optymalizacji stosunku sygnału do szumu, jeden cykl pomiarowy XPS obejmował 10 przejść. Następnie wyznaczono stosunek Cr/Fe dla wszystkich wykonanych pomiarów. Do analizy danych XPS posłużono się programem Casa XPS 2.3.14. Wykorzystując program Casa XPS 2.3.14, zgodnie z zaproponowanym algorytmem, dokonano interpretacji wyników XPS. W końcu wyznaczono stosunki związków (Cr-X/Fe-X) i Cr/Fe celem pokazania optimum. Głównym osiągnięciem pracy jest pokazanie znacznej poprawy właściwości powierzchni stali 316L po MEP. - Źródło:
-
Pomiary Automatyka Kontrola; 2013, R. 59, nr 12, 12; 1308-1312
0032-4140 - Pojawia się w:
- Pomiary Automatyka Kontrola
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł