journal article·2016-04-11

Electrochemical Corrosion Behavior of Nanocrystalline β-Ta Coating for Biomedical Applications

Lin lin Liu, Jiang Xu, Xiaolin Lu, Paul Munroe, Zong-Han Xie

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Abstract

To explore its potential as a highly corrosion-resistant coating for biomedical titanium alloys, a novel β-Ta nanocrystalline coating, composed of equiaxed β-Ta grains with an average grain size ∼22 nm, was deposited onto Ti-6Al-4V substrate using a double glow discharge plasma technique. The newly developed coating exhibited an extremely dense and homogeneous microstructure, exhibiting a strong (002) preferred orientation. The electrochemical behavior and semiconducting properties, such as donor density, flat-band potential, and diffusivity of point defects ( D o ), of the passive film formed on the β-Ta coating were compared to those for both uncoated Ti-6Al-4V and commercially pure Ta in Ringer’s physiological solution at 37 °C, using an array of complementary electrochemical techniques. The results showed that the β-Ta coating not only provided Ti-6Al-4V with good corrosion protection but also endowed a higher resistance to corrosive attack than commercially pure Ta in Ringer’s physiological solution at 37 °C. Mott–Schottky analysis revealed that the passive film formed on the β-Ta coating had a lower donor density and flat-band potential than commercially pure Ta. The calculated values of D o for the β-Ta coating (1.45 × 10 –16 cm 2 /s) are comparable to that for commercially pure Ta (1.13 × 10 –16 cm 2 /s), both of which are 1 order of magnitude lower than that for uncoated Ti-6Al-4V (2.73 × 10 –15 cm 2 /s). Compared with commercially pure Ta, the higher corrosion resistance of the β-Ta coating results from its nanosized grains and crystallographic orientation, which promotes the rapid formation of a robust passive film with a more compact structure.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Metal and Thin Film Mechanics · Titanium Alloys Microstructure and Properties · Advanced materials and composites

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Material Science and Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 29 Yudao Street, Nanjing 210016, P. R. China

School of Materials Science and Engineering, University of New South Wales, Sydney, New South Wales 2052, Australia

School of Mechanical & Electrical Engineering, Wuhan Institute of Technology,693 Xiongchu Avenue, Wuhan 430073, P. R. China

School of Mechanical Engineering, University of Adelaide, Adelaide, South Australia 5005, Australia

Funding

Ministry of Education of the People's Republic of China · National Natural Science Foundation of China · Australian Research · Jiangsu Province

References (93)

Show source-provided references
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