Влияние состава электролита на свойства и структуру МДО-покрытий, сформированных на вентильных сплавах

Секция «Метрология, стандартизация, сертификация»

Библиографические ссылки

1. Область применения и свойства покрытий, получаемых микродуговым оксидированием / Э. С. Ат-рощенко, И. А. Казанцев, А. Е. Розен, Н. В. Голованова // Физика и химия обработки материалов, 1996. № 3. С. 8-11.

2. Модель перехода анодирования в микродуговой режим / В. И. Белеванцев, Г. А. Марков, О. П. Терлее-ва, Е. К. Шулепко // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук, 1989. Вып. 6. С. 73-81.

3. Влияние добавок в электролит оксидирования комплексных соединений на процесс нанесения микроплазменных покрытий и их свойства /А. В. Тимошенко, Ю. В. Магурова, С. Ю. Артемов // Физика и химия обработки материалов, 1996. № 2. С. 57-64.

4. Ботаева Л. Б. Разработка технологии изготовления металлокерамических изделий для медицины на основе титана с оксидными и кальцийфосфат-ными покрытиями : автореф. дис. канд. техн наук: 05.17.11. Томск, 2005.

5. Адгезия и пластичность покрытий, полученных микроплазменным оксидированием титана / А. И. Мамаев, Т. И. Дорофеева, В. А. Мамаева, В. Н. Бориков // Технология металлов, 2008. № 3. С. 33-37.

6. О роли состава силикатного электролита в анодно-катодных микродуговых процессах / А. И. Слонова, О. П. Терлеева, Г. А. Марков // Защита металлов. 1997. Т. 33. № 2. С. 208-212.

© Казакова А. С., Дербень Т. А., 2012

УДК 620.197

А. С. Казакова, Д. В. Орлова Научный руководитель - С. С. Ивасев Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ФОРМИРОВАНИЕ КАЛЬЦИОФОСФАТНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ТИТАНОВЫХ СПЛАВАХ

Анализируются особенности формирования кальциофосфатных (КФ) покрытий на титановых сплавах.

Кости человека представляют собой композит, состоящий из соединений кальциофосфата и коллагена. При поражении костей в результате заболеваний или травм возникает необходимость в замене поврежденного участка. Но современные технологии моделирования природного компонента кости - неуспешен. Поэтому в ортопедии и стоматологии используют титан ВТ1-0, биосовместимые покрытия на основе гидроксиопатита, трикальцифосфата и др. На сегодняшний день существуют разнообразные способы формирования кальциофосфатных покрытий на поверхности металлов, в том числе и микродуговой метод формирования покрытий в водных растворах электролитов [1]. Формирование покрытий в микродуговом разряде обусловлено протеканием высокотемпературных химических реакций в зоне локальных микроплазменных разрядов. Несмотря на всю привлекательность кальциофосфатных покрытий, их использование связано с рядом технологических сложностей их формирования на поверхности металлической матрицы с заданными составом и свойствами. Поэтому усовершенствование старых и разработка новых методов формирования кальциофосфатных покрытий с фазовым и элементным составом, близким к минеральному составу костной ткани и устойчивым к коррозии до сих пор являются актуальными и важными проблемами, имеющими практическое и фундаментальное значение.

Одной из проблем применения КФ остается также прочность сцепления покрытия с основой. Она зачастую недостаточна для того, чтобы обеспечить надежную связь растущей на покрытии костной ткани с материалом имплантата. При этом считается, что через год титановый имплантат сможет сам образовывать

связь с костью, почти такую же, как и резорбирован-ные к этому времени КФ [2]. Кроме оксидной пленки, которая обладает способностью к разрушению даже при небольших деформациях, в настоящее время разрабатываются покрытия на основе кальциофосфатов, наносимых на поверхность титана электрохимическим методом. Предполагается, что такие покрытия имеют не только высокие прочностными характеристиками, но и способны к интеграции с костной тканью. Иными словами, если в случае биоинертных диэлектрических титанооксидных покрытий мы имели только их способность к механическому врастанию кости в микропоры, то кальциофосфатные пленки переводят эту способность на качественно новый уровень к биологической фиксации [3].

Обычно толщина КФ покрытия составляет от 30 до 100 мкм. Более толстые покрытия имеют характеристики хрупкой керамики и подвержены разлому. Таким образом, существует необходимость в создании покрытий с заданной толщиной, степенью кристалличности и адгезией к металлической основе [2].

Формирование на поверхности титана Са-Р покрытий, как в исходном электролите, так и в модифицированном электролите, придают биоматериалу биоактивные свойства, тем самым, повышая его биосовместимость [4].

Представляет интерес разработка технология нанесения кальциофосфатных покрытий на титановых сплавах методом МДО.

Библиографические ссылки

1. Бутовский К., Лясников В. Влияние механической обработки поверхности имплантата и режима плазменного напыления на микрорельеф и остеоинте-

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки

грацию // Клиническая имплантология и стоматология. 1998. № 4. С. 36-41.

2. Гюнтер В. Э. Исследования эффектов памяти формы в сплавах на основе ТЫ: автореф. дис. ... канд. физ.-мат. наук. Томск, 1981. 18 с.

3. Способ обработки поверхности металлических дентальных имплантатов: патент РФ № 2346089, 10.02.2009. /А. Н. Митрошин, П. В. Иванов, А. Е. Ро-

зен, И. А. Казанцев, А. О. Кривенков, С. Н. Чугунов, М. А. Розен, В. В. Розен.

4. The optimum pore size for the fixation of porous surfaced metal implants by the ingrowth of bone / J. Bobyn, R. Pilliar, H. Cameron et al. // Clin. Orthop. 1980. Vol. 150. Р. 263-271.

© Казакова А. С., Орлова Д. В., 2012

УДК 621.3

Б. Н. Казьмин, В. Б. Ковальчук Научный руководитель - И. В. Трифанов Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Рассмотрена возможность применения электроэнергетической нанотехнологии для создания экологически чистых источников электроэнергии.

Исследование и освоение космического пространства, в особенности дальнего космоса, требует создания специальных транспортных средств и космических аппаратов, которым необходимо соответствующее электроснабжение, как для их жизнеобеспечения, так и для их перемещения в пространстве. Источники электроэнергии должны быть высоконадежными, взрывобезопасными, экологически чистыми, работоспособными десятки и сотни лет, обладать большой удельной мощностью. Такие требования могут выполнить источники электроэнергии, использующие неиссякаемую энергию электронного взаимодействия матрицы электронов и преобразующие эту энергию в электроэнергию [1-5].

Источником энергии в данной электроэнергетической технологии является электрон, обладающий электрическим зарядом е = 1,6-10-19 Кл, создающий электростатическое поле с энергией 511 кэВ [6].

В моле ионизированного вещества, в котором от каждого атома удален один электрон на расстояние ионного радиуса г1~10-10 м, сосредотачивается порядка 1030 Дж электростатической энергии[7].

^^Де = Л2е2/4лее0Г1.

Здесь Л = 6-1023 - число Авогадро; е и е0 - относительная и абсолютная диэлектрическая проницаемость ионизированного вещества. Для справки - сжигание 1 кг условного углеводородного топлива, дает 2,93-107 Дж, при сжигании 1 кг ядерного или термоядерного топлива, получают ~1014 Дж или 1015 Дж соответственно. При полном преобразовании массы вещества в энергию, Е = тс2, можно получить не более 9-1016 Дж/кг [6]. Затраты энергии на ионизацию моля вещества с помощью электрической дуги напряжением иё~100 В составляет ~107 Дж.

Wлg = Ле^.

Затраты энергии на массоперенос моля матрицы электронов электрическим полем анода «электронной

пушки» с ускоряющим напряжением Иа = 511 кВ составляет ~5-1010 Дж.

^^Лт = Леиа.

Коэффициент эффективности преобразования электроэнергии по технологии электронной энергетики при данном режиме работы составляет ~ 2-1020.

К„е = Wлe/

При уменьшении матрицы электронов, коэффициент эффективности (4) электроэнергетической нанотехнологии (ЭЭНТ) снижаются. Чтоб ЭЭНТ была источником электроэнергии, а не просто преобразователем одной формы электричества в другую, необходим минимальный рабочий ток матрицы электронов, создаваемой «электронной пушкой» [3],

1ртШ = и а 3/24пее0

Здесь е/те = 1,76-Ю11 Кл/кг - гиромагнитное отношение электрона [6].

Такая электроэнергетическая технология может обеспечивать аэрокосмический аппарат необходимой электроэнергией десятки лет, не расходуя ионизируемое рабочее вещество, не образуя вредных отходов и выбросов, и перемещать аппарат в пространстве, преобразуя электроэнергию в электродинамический вектор импульса силы [8].

Библиографические ссылки

1. Казьмин Б. Н. Способ производства энергии. Патент ЯП № 2262793. Бюл. № 29. 20.10.2005.

2. Казьмин Б. Н. Электронная энергетика - экологически чистое производство электроэнергии // Альтернативная энергетика и экология. № 5. 2010. Саров, Нижегородская обл. : Ядерный центр.

3. Казьмин Б. Н., Трифанов И. В. Об электронном генераторе электроэнергии // Вестник СибГА У. Вып. 1(34). Красноярск, 2011.