The Influence of Passivation Type on Corrosion Resistance of Ti15Mo Alloy in Simulated Body Fluids

This work reports on determination of the influence of passivation type of Ti15wt.%Mo implant alloy surface on its corrosion resistance in simulated body fluids. The alloy under investigation was subjected to natural self-passivation in air, and forced passivation by autoclaving in steam, boiling in 30 % solution of H₂O₂, and electrochemical passivation in 0.9 % NaCl solution. Resistance of the passivated Ti15Mo alloy to pitting corrosion was studied at 37ºC in 0.9 % NaCl solution using open circuit potential method, anodic polarization curves, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). Comparative estimation of the determined parameters of corrosion resistance revealed that the obtained passive layers improve anticorrosive properties of the tested alloy. Surface of the alloy subjected to passivation in steam autoclave reveals the highest protection against pitting corrosion. Anodic potentiodynamic curves showed that the Ti15Mo alloy after different passivation types of the surface is characterized by a lack of susceptibility to pitting corrosion up to potential of 9 V. Based on the EIS investigations, the thickness of the formed oxide layers (TiO₂, anatase) was determined to be in the range from 2.0 to 7.8 nm in dependence on the applied type of passivation. It was ascertained that electrochemical properties of the Ti15Mo alloy and possibility of its surface passivation using simple methods, make it an attractive material for use in biomedicine for long-term implants.

Praca dotyczy określenia wpływu rodzaju pasywacji powierzchni stopu Ti15%wag.Mo na jego odporność korozyjną w środowisku płynów ustrojowych. Badany stop poddano naturalnej samopasywacji w powietrzu oraz wymuszonej pasywacji w autoklawie parowym, w gotującym się 30 % roztworze H₂O₂ oraz elektrochemicznej pasywacji w 0,9 % roztworze NaCl. Odporność pasywowanego stopu Ti15Mo na korozję wżerową badano w temperaturze 37°C w roztworze 0,9 % NaCl metodą potencjału obwodu otwartego, krzywych polaryzacji anodowej oraz elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (ESI). Ocena porównawcza wyznaczonych parametrów odporności korozyjnej wykazała, że wytworzone warstwy pasywne poprawiają właściwości antykorozyjne badanego stopu. Powierzchnia stopu poddana pasywacji w autoklawie parowym wykazuje najwyższą ochronę przed korozją wżerową. Anodowe krzywe potencjodynamiczne ujawniły, że stop Ti15Mo poddany różnym sposobom pasywacji powierzchni wykazuje brak podatności na korozję wżerową aż do potencjału wynoszącego 9 V. W oparciu o badania ESI wyznaczona została grubość otrzymanych warstw tlenkowych (TiO₂, anataz), która w zależności od zastosowanego sposobu pasywacji mieściła się w zakresie od 2,0 do 7,8 nm. Stwierdzono, że właściwości elektrochemiczne stopu Ti15Mo oraz możliwość pasywowania jego powierzchni prostymi metodami, czynią go atrakcyjnym materiałem do zastosowań w biomedycynie na implanty długoterminowe.