EIS, Mott Schottky and EFM analysis of the electrochemical stability and dielectric properties of Ca-P-Ag and Ca-P-Si-Ag coatings obtained by plasma electrolytic oxidation in Ti6Al4V

Ti6Al4V ELI (ASTM F136) alloy is one of the most used alloys in devices for osteosynthesis and joint replacement. However, the properties of this alloy can be improved regarding biocompatibility and the osteointegration with the bone tissue through coatings. The aim of this study was the evaluation of the electrochemical behavior of a coating obtained by plasma electrolytic oxidation on Ti6Al4V ELI, using electrolyte solutions enriched with PO4 2-, Ca+2, Si+4 ions and various concentrations of Ag+1. The coatings were characterized by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and Mott-Schottky (M-S) in a three-electrode cell with a simulated physiological solution. The electrochemical behavior was compared with electrostatic force microscopy (EFM). The EIS results showed improved stability properties in corrosion for Ca-P-Ag coatings, compared with Ca-P-Si-Ag. Nyquist and Bode Spectra showed relaxations related to charge transference to the double electrochemical layer and the reflex of the microstructural changes and conductivity of the coating given by its composition. According to with M-S results, all the samples showed an n-type conductivity increased with silver inclusion. The potential, the phase, and amplitude of the coatings with silver inclusion compared to uncoated Ti6Al4V were observed by EFM

Polycaprolactone- chitosan- Ag coatings on Ti6Al4V: critical synergic aspects analyzed by Raman, EFM and contact angle

The Ti6Al4V presented a natural oxide layer that increased the corrosion resistance of the material but decreased the physicochemical compatibility with the bone tissue. The use of polymeric coatings on Ti6Al4V allows the creation of an interface that promotes osseointegration and antibacterial activity. The objective of this work was to analyze a coating on Ti6Al4V obtained by dip-coating with a mixture of chitosan, polycaprolactone, and silver. The synergy between chitosan and silver allows the polymeric matrix to be retained and to enhance the coating’s mechanical-structural functions, integrating bone cells and serving as antibacterial agents. Coating morphology was assessed by scanning electron microscopy (SEM) and the distribution of chemical elements was determined by energy dispersive spectroscopy (EDS). Confocal Raman spectroscopy was used to evaluate the composition and structure of the coating. Electrical potential distribution, phase distribution and surface topography of surfaces were analyzed using an electrostatic force microscopy. Contact angle measurements were also performed to determine coating wettability

Surface evaluation of carbon steel doped with nitrogen ions

This study proposes by means of analytical characterization techniques, a structural evaluation of the surface modification of a ferrous material by three-dimensional ion implantation plasma technology. Carbon steel substrates immerse in a gaseous atmosphere, were surface-implanted with nitrogen ions via high voltage pulse discharges activated at a low-pressure range (“high vacuum”). The effect of the surface treatment on the structure, composition, and morphology of the substrates was verified by microscopy and spectroscopy techniques. From the micrographs obtained by scanning electronic microscopy and the analysis elemental by energy dispersive spectroscopy the morphology and nitrogen concentration of the treated and non-treated samples were analyzed and compared. As for the elemental analysis by energy dispersive spectroscopy, nitrogen concentration in the implanted substrates were detected and determined at a relatively low amount. In regard to the x-ray diffraction results, a decrease in the intensity of the (110), (200) and (211) planes of the treated substrate compared with the reference substrate, was observed. The analysis of phases-formation on the surface material performed by Raman spectroscopy, identified mainly ferric oxy-hydroxides typical uniform corrosion products.El presente trabajo de investigación propone mediante técnicas analíticas de caracterización, evaluar la estructura de materiales ferrosos modificados superficialmente mediante la tecnología plasma de implantación iónica tridimensional. Substratos de acero al carbono, inmersos en una atmosfera gaseosa, fueron implantados sobre la superficie con iones de nitrógeno por medio de la activación de una descarga pulsada de alto voltaje a bajas presiones. Se verificó el efecto del tratamiento superficial sobre la morfología, estructura y composición de las superficies implantadas con nitrógeno mediante técnicas microscópicas y espectroscópicas. Los resultados obtenidos por microscopia electrónica de barrido y espectroscopia de rayos X de energía dispersa muestran las morfologías y concentraciones de las especies presentes en la superficie de los substratos implantados y no implantados con iones de nitrógeno. Los espectros de difracción de rayos X muestran una disminución en la intensidad de los planos (110), (200), (211) del sustrato implantado con nitrógeno respecto al sustrato no implantado. Los espectros Raman muestran la formación de compuestos sobre los sustratos implantados con iones de nitrógeno, encontrándose principalmente fases de óxidos e hidróxidos de hierro, típicos productos de corrosión uniforme

Corrosión a alta temperatura del acero inoxidable AISI 316L en termofluidos a base de sales de nitrato fundido para plantas de concentración solar

Con el reciente auge de las energías amigables con el medio ambiente, surge la demanda de materiales capaces de resistir a ciertas condiciones de trabajo que exigen estos procesos, por ejemplo, la obtención de energía a partir de luz solar, en la cual el almacenamiento térmico es vital en el transcurso del funcionamiento de la planta. En el presente trabajo se evaluó la reacción que presenta el acero AISI 316L en contacto con sales fundidas de nitratos (Ca(NO3)2+NaNO3+KNO3 y LiNO3+KNO3+NaNO3), para ello se realizaron pruebas gravimétricas, con dos tipos de sales ternarias de nitratos a una temperatura de 600°C, evaluando la ganancia de masa en el acero, a su vez se realizaron estudios metalográficos, con el fin de evaluar el daño de la microestructura. Por medio de SEM y micrografías ópticas se observó la morfología de la capa y el daño del acero. La superficie donde se evidenció la mayor agresividad de daño por parte de la sal ternaria en el acero es la superficie del acero expuesta a la sal de litio. Los resultados de DRX arrojaron Fe0,612Ni0,388 y CrNi, como principales productos de corrosión del acero, demostrando así que la sal fundida con el componente de calcio es menos corrosiva para el acero usado en este proyecto.Palabras-chave: corrosión, sales fundidas, altas temperaturas, sales solares

EVALUACIÓN DEL DIRECCIONAMIENTO ELECTROQUÍMICO DE PROTEÍNAS SOBRE RECUBRIMIENTOS DE ÁCIDO POLILÁCTICO

ResumenEn este trabajo se ha realizado una activación superficial mediante irradiación con luz UV, en películas de Ácido Poli-Láctico (PLA), depositadas sobre cristales de cuarzo Au/Cr sobre la cual se estudia la adhesión y direccionamiento de proteínas de colágeno y albumina bovina (BSA), bajo la imposición de un sobrepotencial electroquímico anódico, hallado mediante voltametría cíclica, el cual garantiza una condición de hidratación y adsorción de la proteína. Cambios de masa, de la capacitancia interfacial y de la impedancia de adsorción de la monocapa proteínica, fueron evaluados mediante microbalanza de cristal de cuarzo (QCM) y Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS). Variaciones en la temperatura y en las concentraciones de las proteínas, fueron realizadas, para obtener parámetros termodinámicos de adsorción. Se planteó un modelo de circuito equivalente que muestra la adhesión de proteína preferencialmente direccionada sobre la superficie irradiada. Para verificar los resultados y los cambios obtenidos, se caracterizó la superficie empleando microscopía óptica y FT-IR.Palabras clave: colágeno, BSA, adsorción, Gibbs, Langmuir.  AbstractA superficial activation was made with the use of UV irradiation on Poly-lactic acid films (PLA) that were deposited on quartz crystal (Au/Cr). These are used to study the adhesion, and orientation of collagen, and bovine serum albumin (BSA) proteins under imposition of an electrochemical overpotential of anodic polarization and to be analyzed by cyclic voltammetry, which guarantees a condition of moisture and adsorption of the protein. Mass change of interfacial capacitance and impedance of adsorption of the monolayer protein was assessed using quartz crystal microbalance (QCM) and electrochemical impedance spectroscopy. Variations in temperature and concentrations of proteins were carried out to obtain thermodynamic parameters of adsorption. An equivalent circuit model was proposed which illustrated the preferential adhesion of protein directed towards the irradiated surface. To verify the results and changes, the surface was characterized with the use of optical microscopy and FT-IR.Keywords: collagen, BSA, adsorption, Gibbs, Langmuir

EVALUACIÓN DEL DIRECCIONAMIENTO ELECTROQUÍMICO DE PROTEÍNAS SOBRE RECUBRIMIENTOS DE ÁCIDO POLILÁCTICO

ResumenEn este trabajo se ha realizado una activación superficial mediante irradiación con luz UV, en películas de Ácido Poli-Láctico (PLA), depositadas sobre cristales de cuarzo Au/Cr sobre la cual se estudia la adhesión y direccionamiento de proteínas de colágeno y albumina bovina (BSA), bajo la imposición de un sobrepotencial electroquímico anódico, hallado mediante voltametría cíclica, el cual garantiza una condición de hidratación y adsorción de la proteína. Cambios de masa, de la capacitancia interfacial y de la impedancia de adsorción de la monocapa proteínica, fueron evaluados mediante microbalanza de cristal de cuarzo (QCM) y Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS). Variaciones en la temperatura y en las concentraciones de las proteínas, fueron realizadas, para obtener parámetros termodinámicos de adsorción. Se planteó un modelo de circuito equivalente que muestra la adhesión de proteína preferencialmente direccionada sobre la superficie irradiada. Para verificar los resultados y los cambios obtenidos, se caracterizó la superficie empleando microscopía óptica y FT-IR.Palabras clave: colágeno, BSA, adsorción, Gibbs, Langmuir.  AbstractA superficial activation was made with the use of UV irradiation on Poly-lactic acid films (PLA) that were deposited on quartz crystal (Au/Cr). These are used to study the adhesion, and orientation of collagen, and bovine serum albumin (BSA) proteins under imposition of an electrochemical overpotential of anodic polarization and to be analyzed by cyclic voltammetry, which guarantees a condition of moisture and adsorption of the protein. Mass change of interfacial capacitance and impedance of adsorption of the monolayer protein was assessed using quartz crystal microbalance (QCM) and electrochemical impedance spectroscopy. Variations in temperature and concentrations of proteins were carried out to obtain thermodynamic parameters of adsorption. An equivalent circuit model was proposed which illustrated the preferential adhesion of protein directed towards the irradiated surface. To verify the results and changes, the surface was characterized with the use of optical microscopy and FT-IR.Keywords: collagen, BSA, adsorption, Gibbs, Langmuir

Evaluación de la corrosión de un duraluminio en mezclas de gasolina y bioetanol

Actualmente, diversos países utilizan el etanol como combustible de automoción. Sin embargo, este biocombustible resulta nocivo para las piezas metálicas del sistema de combustible de un automotor. En el presente trabajo se determinó la velocidad de corrosión del duraluminio, material usado para fabricar pistones de motores, en mezclas de bioetanol gasolina con concentraciones del 5% al 20%, mediante espectroscopia de impedancia electroquímica (EIE), polarización tafel y gravimetría. Se demostró que el proceso de corrosión fue de control mixto con tendencia a la corrosión localizada. En general, se observó que la velocidad de corrosión del duraluminio disminuye con el tiempo de exposición

Evaluación de la corrosión de un duraluminio en mezclas de gasolina y bioetanol

Actualmente, diversos países utilizan el etanol como combustible de automoción. Sin embargo, este biocombustible resulta nocivo para las piezas metálicas del sistema de combustible de un automotor. En el presente trabajo se determinó la velocidad de corrosión del duraluminio, material usado para fabricar pistones de motores, en mezclas de bioetanol gasolina con concentraciones del 5% al 20%, mediante espectroscopia de impedancia electroquímica (EIE), polarización tafel y gravimetría. Se demostró que el proceso de corrosión fue de control mixto con tendencia a la corrosión localizada. En general, se observó que la velocidad de corrosión del duraluminio disminuye con el tiempo de exposición