Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

Current and voltage transients curves correspond to the formation of a regular porous oxide film. SEM and AFM analysis prooved the anodic oxide layer to have porous morphology with pore diameters up to 40 nm for Nb 2 O 5 and up to 50 nm for tantalum. Itwas shown that the porous AOF demonstrate a high corrosion resistance and antibacterial activity. Keywords: anodizing, anodic oxide films, nanostructuring, porous, tantalum, niobium. В настоящее время наибольшее распространение для изготовления хирургических имплантатов получили титан и ряд его сплавов, прежде всего из-за высокой биосовместимости, малого коэффициента линейного расширения, а также нетоксичности. В восстановительной хирургии используется также тантал благодаря высокой механической прочности и абсолютной биосовместимости. Для улучшения остеоинтеграции имплантатов, как правило, предлагается модификация их поверхности. Одним из перспективных методов для этого может явиться анодирование, приводящее к формированию на поверхности имплантата микро - и/или наноструктурированного оксидного слоя [ 1 ]. В ряде работ [2-5] было показано, что при анодировании таких металлов, как тантал и ниобий, во фторсодержащих электролитах возможен рост поверхностной оксидной пленки регулярно-пористой морфологии. Интерес к анодному наноструктурированию не только поверхности тантала, но и более дешевого ниобия обусловлен тем, что АОП, сформированные на Nb и Ta, могут явиться переходным слоем с хорошей адгезией к подложке, позволяющим улучшить приживаемость имплантатов. Целью данной работы являлось обобщение результатов получения анодно-оксидных пленок (АОП) на поверхности тантала и ниобия, а также оценка их коррозионной стойкости и антибактериальной активности. Объектами исследования являлись образцы из ниобиевой и танталовой фольги. Изучение особенностей формирования оксидных пленок проводилось с использованием различных режимов, сочетающих гальваностатическую и вольтстатическую стадии. Использовались водные и безводные электролиты с содержанием как фтористой, так и нитратной компоненты (1 - 1М H 3 PO 4 + 1% HF, 2 - 0.2M NH4F + этиленгликоль + 5% H 2 O, 3 - 1М H 2 SO4+ 1%HF, 4 - 0.2M NH 4 NO 3 + этиленгликоль + 3%H 2 O, 5 - 0.2M NH 4 NO 3 + этиленгликоль). Было выполнено изучение влияние электрических параметров анодирования, состояния поверхности металла, состава электролита на кинетику роста оксидных пленок. Дополнительно было проведено сравнение особенностей анодирования в аналогичных электролитах образцов Al, Ti и сплава Ti-40%Al. Электрохимическое окисление образцов осуществлялось в двух- и трехэлектродных ячейках с танталовыми электродами при комнатной температуре. В качестве электрода сравнения использовалась платиновая проволока. Кинетические зависимости Ua(t) и j a(t) регистрировались с помощью электронного цифрового самописца Эрбий 7115. Строение поверхности оксидных пленок изучалось методами сканирующей электронном микроскопии (JSM-6480LV) и атомной силовой микроскопии (АСМ) на сканирующем зондовом микроскопе Solver Next (ОАО «НТ МДТ»). Оценка биосовместимости анодированных образцов проводилась путем измерения потенциалов разомкнутой цепи (ПРЦ) в процессе выдержки в физиологическом растворе Рингера - Локка. Для установления антибактериального действия образцов оксидных покрытий использовались суточные тестовые культуры Staphylococcus epidermidis (стафилококка эпидермального) и Escherihia coli (кишечной палочки) в исходной концентрации 5000 и 10000 кое /мл. Как следует из рисунка, ход кинетических зависимостей для всех исследуемых образцов типичен для формирования самоорганизованных наноструктурированных и нанотрубчатых АОП. t, С Зависимость плотности тока от времени анодирования: 1 - Nb в электролите 1М H2SO4 +1%HF, Ua =20В, ta = 1 ч; 2 - Ta в электролите на основе этиленгликоля с добавкой 0.2 М NH4NO3, Ua=40B, ta= 20 мин, скорость роста напряжения 1 В/с; 3 - Ti в электролите на основе этиленгликоля с добавкой 0.25% NH4F, ВСР, Ua=60B, ta= 23 ч; 4 - Ti-40%Al в электролите 1М H2SO4+0.15%HF, Ua= 20B, ta = 20 мин; 5 - A l в электролите 3%C2H2O4 Ua =40В, ta = 2 ч 499