ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 3 2024 240 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ зависимости от сопротивления барьерного слоя и в обратной зависимости от его емкости [30]. Компактность формируемой оксидной пленки определяют по величине выпуклости в среднем диапазоне частот на графике фазового угла Боде (рис. 3, в). Для сплава Ti6Al4V величина выпуклости была выше 75°. Известно, что значение фазового угла для идеального конденсатора составляет 90°. При данном значении фазового угла на поверхности присутствует идеально плотная оксидная пленка, которая может эффективно ингибировать процессы переноса заряда [31]. Для всех образцов с медно-титановыми покрытиями наибольшие значения фазового угла были ниже 60°. Это свидетельствует о том, что оксидная пленка, формирующаяся на поверхности медно-титановых покрытий, была более рыхлой по сравнению с титановым сплавом. Причем у покрытий выпуклость имеет два максимума, что говорит о более сложной оксидной пленке по сравнению с титановым сплавом. Сравнивая ширину выпуклости на графиках фазового угла, можно заключить, что она монотонно уменьшается с ростом концентрации меди в покрытиях. Стабильность формируемой на образцах оксидной пленки снижалась при уменьшении концентрации титана. В целом результаты импедансной спектроскопии с хорошо согласуются с потенциодинамическими данными образцов (табл. 4). Таким образом, в растворе SBF меднотитановые покрытия Cu10‒Cu70 обладают лучшей коррозионной стойкостью по сравнению с титановым сплавом, но формируемые на них барьерные пленки более проницаемы, чем на сплаве Ti6Al4V. В табл. 5 показана концентрация растворенных ионов меди после погружения образцов с Cu-Ti-покрытиями в раствор SBF на 24 ч. Можно обнаружить, что концентрация ионов меди находилась в диапазоне от 98,6 до 484,9 мкг/дм3 с минимумом у образца Cu50 и максимумом ‒ у Cu70. Согласно работам по медно-титановому сплаву (Ti – 5 вес. % Cu) выделение ионов меди в раствор 0,9 вес. % NaCl после анодирования находилось в диапазоне от 52 до 239 мкг/дм3 [32], а после кислотного травления – от 26 до 386,9 мкг/дм3 [33], несмотря на то что концентрация меди в сплаве была кратно меньше, чем в случае наших покрытий. Бе зопасная концентрация меди в питьевой воде, согласно Всемирной Организации Здравоохранения, составляет менее 2 мг/дм3 [34]. Таким образом, концентрации меди, выделяемые в раствор SBF из разработанных Cu-Ti-покрытий, многократно ниже допустимых значений, и поэтому они могут применяться в качестве биосовместимых покрытий. Другим значимым элементом является алюминий, который выделяется из сплава Ti6Al4V и накапливается в организме пациентов с имплантатами. Несмотря на невысокую концентрацию алюминия в сплаве Ti6Al4V (~ 6 вес. %), он выделялся с поверхности образцов в сопоставимых с медью количествах. Антимикробная активность (АА) образцов с медно-титановыми покрытиями была рассчитана по методике [35] в соответствии с выражением ( ) 100 , À Â ÀÀ À − ⋅ = где А – число бактериальных колоний в чашке Петри для металла сравнения; В – число бактериальных колоний в чашке для бактерицидного металла. Согласно проведенным расчетам антимикробная активность Cu-Ti-покрытий к культуре непатогенной Escherichia coli монотонно возрастала с 25,5 ± 4,2 до 62,8 ± 5,4 % (рис. 4). В реальных условиях использования более длительный контакт (более 24 ч) среды с поверхностью медно-титановых покрытий приведет к ее полному обеззараживанию. Результат эксперимента показал, что все осаженные Cu-Ti-покрытия проявили бактерицидную активность. Самая высокая концентрация меди в составе образца Cu90 привела к тому, что у него наблюдалась наибольшая Т а б л и ц а 5 Ta b l e 5 Содержание металлов, выделившихся с образцов в раствор SBF Content of metals released from the samples into the SBF solution Образцы Концентрация металлов, мкг/дм3 Al Ti V Cu Cu10 188,45 1,67 6,15 193,98 Cu30 57,98 3,71 4,39 243,50 Cu50 54,14 1,17 6,82 98,55 Cu70 198,02 0,90 3,88 484,92 Cu90 98,37 5,17 4,69 145,15
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1