Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 130 ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП синтезированного и биологического гидроксиапати- тов идентичен. При напряжении оксидирования 200 В в электролитах на основе биологического гидроксиа- патита формируются тонкие покрытия, поэтому при фазовом анализе обнаружены довольно интенсивные пики Zr и ZrO 2 , относящиеся, главным образом, к ок- сидированной металлической подложке. В покрытии также содержатся фазы ZrP 2 O 7 и CaZr 4 (PO 4 ) 6 . С уве- личением напряжения микродугового процесса до 250...300 В и ростом кальций-фосфатного слоя рас- тет объемная доля фазы CaZr 4 (PO 4 ) 6 . Также с ростом толщины покрытия происходит увеличение эффек- тивной толщины рассеивания рентгеновских лучей, поэтому интенсивность фаз ZrP 2 O 7 , ZrO 2 , а также Zr, принадлежащие в большей степени цирконию с ме- таллической подложки, значительно уменьшается. Что касается покрытий, полученных из элек- тролитов на основе синтезированного гидроксиа- патита, уже при напряжении 200 В формируется кальций-фосфатный слой, состоящий в основном из U , B U , B U , B U , B Рис. 3. Зависимости среднего размера кристаллитов фаз от величины импульсного напряжения микродугового процесса CaZr 4 (PO 4 ) 6 , тогда как рефлексы фаз ZrP 2 O 7 , ZrO 2 и Zr становятся менее интенсивными. Увеличение на- пряжения до 250...300 В практически не влияет на фазовый состав покрытий. В табл. 3 приведены относительные объемные доли фаз кальций-фосфатных покрытий, получен- ных в двух типах электролитов. С ростом напряже- ния микродугового процесса происходит увеличение объемной доли фазы CaZr 4 (PO 4 ) 6 и уменьшение объ- емной доли фазы Zr, причем в случае электролита на основе синтезированного гидроксиапатита содержа- ние фазы Zr намного меньше даже в случае тонких покрытий, полученных при напряжении микродуго- вого процесса 200 В. На основе рентгенограмм по уширению мало- угловых рентгеновских линий [5] был рассчитан средний размер кристаллитов кальций-фосфатных покрытий. На рис. 3 приведены средние размеры кристаллитов ( D ) основных фаз, составляющих кальций-фосфатное покрытие. Размеры кристалли- тов (или ОКР) для всех фаз, формирующихся в про- цессе микродугового оксидирования на поверхности циркониевой подложки, составляют 100 нм. Отметим, что по темнопольным изображениям, приведенным на рис. 1 и 2, в , г определено, что размеры кристаллитов варьируют в пределах 10...300 нм. Так как с помощью формулы Селякова – Шеррера можно с удовлетвори- тельной точностью определить размеры кристаллитов (ОКР) не более 100 нм, то данные, полученные мето- дом электронной микроскопии не только коррелируют с результатами рентгеноструктурного анализа, но и до- полняют их. Вывод Проведенные исследования микроструктуры кальций-фосфатных покрытий позволили устано- вить, что вне зависимости от технологического ре- жима микродуговой обработки и природы исполь- зуемого гидроксиапатита на поверхности циркония формируется многофазное нанокристаллическое по- крытие. Установлено, что увеличение напряжениями- кродугового оксидирования приводит к росту разме- Т а б л и ц а 3 Относительные объемные доли фаз кальций-фосфатных покрытий Напряжение, В Zr (hexag.) , об.% ZrO 2(tetrag.) , об.% ZrP 2 O 7(cubic) , об.% CaZr 4 (PO 4 ) 6(rhomb) , об.% БГА СГА БГА СГА БГА СГА БГА СГА 200 41,4 16,1 15,2 11,3 17,3 28,4 26,2 44,3 250 15,2 14,1 15,7 13,2 25,6 16,8 43,5 55,9 300 14,6 12,0 15,5 11,9 25,9 17,7 44,0 58,4