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Effect of the addition of calcium salts on the structure and anticorrosion properties of siloxane-poly(hydroxyethyl methacrylate) hybrid coating applied on Ti-6Al-4V alloy
Journal of Sol-Gel Science and Technology ( IF 2.3 ) Pub Date : 2020-08-29 , DOI: 10.1007/s10971-020-05394-w
Larissa de Lima Almeida , Deidyane Wityla Félix da Silva Ferreira , Joseane de Andrade Santana , Cristián Huck-Iriart , Sandra Raquel Kunst , Jane Zoppas Ferreira , Cláudia Trindade Oliveira , Victor Hugo Vitorino Sarmento

Siloxane-pHEMA hybrid coatings with the addition of calcium chloride and calcium sulfate during the synthesis of the material were produced by the sol–gel method and deposited on Ti-6Al-4V alloy by dip-coating. The structural characteristics of the hybrid materials were analyzed by means of Nuclear Magnetic Resonance and Small/Wide Angle X-ray Scattering; their morphological properties were analyzed by means of Scanning Electron Microscopy and Atomic Force Microscopy. The electrochemical behavior and resistance to corrosion of hybrid coatings with and without addition of calcium salts were analyzed by means of Electrochemical Impedance Spectroscopy. The results showed that the coatings were homogeneous due to the rigid silica network formed during the polymerization, hydrolysis and reactions of condensation. In the sample, into which calcium sulfate was added, there was a decrease of the average roughness value (15.0 nm), while exhibiting regular topography and good adhesion to the substrate, suggesting that this coating has appealing characteristics for anticorrosive applications. Electrochemical tests in simulated body fluid (that underwent simulation) showed that the coatings with hybrid system showed better properties of a barrier with up to 96 h of immersion, in comparison to samples without coating. Therefore, these coatings showed promising features suitable for anticorrosion applications in biomaterials. Moreover, due to the addition of calcium sulfate, coatings made it possible to convey a good balance between biological and anticorrosion properties and, which in itself allows biocompatibility without compromising resistance to corrosion.



中文翻译:

添加钙盐对Ti-6Al-4V合金上硅氧烷-聚甲基丙烯酸羟乙酯杂化涂层结构和耐蚀性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备了在材料合成过程中添加氯化钙和硫酸钙的硅氧烷-pHEMA杂化涂层,并通过浸涂将其沉积在Ti-6Al-4V合金上。通过核磁共振和小/广角X射线散射分析了杂化材料的结构特征。通过扫描电子显微镜和原子力显微镜分析它们的形态特性。通过电化学阻抗谱分析了添加和不添加钙盐的杂化涂层的电化学行为和耐腐蚀性。结果表明,由于在聚合,水解和缩合反应过程中形成的刚性二氧化硅网络,涂料是均匀的。在样本中 向其中添加硫酸钙后,平均粗糙度值(15.0 nm)有所降低,同时表现出规则的形貌和对基材的良好附着力,这表明该涂料具有耐腐蚀性能。在模拟体液中进行的电化学测试(经过模拟)表明,与没有涂层的样品相比,具有混合体系的涂层在长达96 h的浸没时表现出更好的阻隔性能。因此,这些涂层显示出适合生物材料防腐应用的有希望的特征。而且,由于添加了硫酸钙,涂层使得可以在生物学性能和防腐性能之间达到良好的平衡,并且其本身就可以实现生物相容性而不损害耐腐蚀性。平均粗糙度值(15.0 nm)有所降低,同时表现出规则的形貌和对基材的良好附着力,表明该涂层具有抗腐蚀应用的吸引人的特性。在模拟体液中进行的电化学测试(经过模拟)表明,与没有涂层的样品相比,具有混合体系的涂层在长达96 h的浸没时表现出更好的阻隔性能。因此,这些涂层显示出适合生物材料防腐应用的有希望的特征。而且,由于添加了硫酸钙,涂层使得可以在生物学性能和防腐性能之间达到良好的平衡,并且其本身就可以实现生物相容性而不损害耐腐蚀性。平均粗糙度值(15.0 nm)有所降低,同时表现出规则的形貌和对基材的良好附着力,表明该涂层具有抗腐蚀应用的吸引人的特性。在模拟体液中进行的电化学测试(经过模拟)表明,与没有涂层的样品相比,具有混合体系的涂层在长达96 h的浸没时表现出更好的阻隔性能。因此,这些涂层显示出适合生物材料防腐应用的有希望的特征。而且,由于添加了硫酸钙,涂层使得可以在生物学性能和防腐性能之间达到良好的平衡,并且其本身就可以实现生物相容性而不损害耐腐蚀性。同时表现出规则的形貌和对基材的良好粘附性,表明该涂料具有抗腐蚀应用的吸引人的特性。在模拟体液中进行的电化学测试(经过模拟)表明,与没有涂层的样品相比,具有混合体系的涂层在长达96 h的浸没时表现出更好的阻隔性能。因此,这些涂层显示出适合生物材料防腐应用的有希望的特征。而且,由于添加了硫酸钙,涂层使得可以在生物学性能和防腐性能之间达到良好的平衡,并且其本身就可以实现生物相容性而不损害耐腐蚀性。同时表现出规则的形貌和对基材的良好粘附性,表明该涂料具有抗腐蚀应用的吸引人的特性。在模拟体液中进行的电化学测试(经过模拟)表明,与没有涂层的样品相比,具有混合体系的涂层在长达96 h的浸没时表现出更好的阻隔性能。因此,这些涂层显示出适合生物材料防腐应用的有希望的特征。而且,由于添加了硫酸钙,涂层使得可以在生物学性能和防腐性能之间达到良好的平衡,并且其本身就可以实现生物相容性而不损害耐腐蚀性。这表明该涂料具有耐腐蚀性能。在模拟体液中进行的电化学测试(经过模拟)表明,与没有涂层的样品相比,具有混合体系的涂层在长达96 h的浸没时表现出更好的阻隔性能。因此,这些涂层显示出适合生物材料防腐应用的有希望的特征。而且,由于添加了硫酸钙,涂层使得可以在生物学性能和防腐性能之间达到良好的平衡,并且其本身就可以实现生物相容性而不损害耐腐蚀性。这表明该涂料具有耐腐蚀性能。在模拟体液中进行的电化学测试(经过模拟)表明,与没有涂层的样品相比,具有混合体系的涂层在长达96 h的浸没时表现出更好的阻隔性能。因此,这些涂层显示出适合生物材料防腐应用的有希望的特征。而且,由于添加了硫酸钙,涂层使得可以在生物学性能和防腐性能之间达到良好的平衡,并且其本身就可以实现生物相容性而不损害耐腐蚀性。在模拟体液中进行的电化学测试(经过模拟)表明,与没有涂层的样品相比,具有混合体系的涂层在长达96 h的浸没时表现出更好的阻隔性能。因此,这些涂层显示出适合生物材料防腐应用的有希望的特征。而且,由于添加了硫酸钙,涂层使得可以在生物学性能和防腐性能之间达到良好的平衡,并且其本身就可以实现生物相容性而不损害耐腐蚀性。在模拟体液中进行的电化学测试(经过模拟)表明,与没有涂层的样品相比,具有混合体系的涂层在长达96 h的浸没时表现出更好的阻隔性能。因此,这些涂层显示出适合生物材料防腐应用的有希望的特征。而且,由于添加了硫酸钙,涂层使得可以在生物学性能和防腐性能之间达到良好的平衡,并且其本身就可以实现生物相容性而不损害耐腐蚀性。

更新日期:2020-10-30
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