Wpływ tarcia na właściwości stopów tytanu

6.3.6. Wpływ tarcia na właściwości stopów tytanu

Oba stopy tytanu poddano próbie tarcia, w celu zaobserwowania zmian w mikrostrukturze oraz wpływu na ich zachowanie korozyjne. Opis procedury procesu tarcia próbek przedstawiono w Rozdziale 5.6.

Podczas wykonywanego pomiaru na Stanowisku nr 1 (Rys. 5.6.2.a, Rozdział 5.6) wyznaczono siłę styczną Ft, która określa opory ruchu podczas tarcia (skojarzenia próbka/kulka) oraz obliczono współczynnik tarcia dla tej pary (zależność zamieszczona w tabeli 5.6.2, Rozdział 5.6). Typowy zapis współczynnika tarcia oraz wynik uśredniony przedstawiono na rysunku 6.3.27.

Rys. 6.3.27. (a) rzeczywisty, (b) uśredniony współczynnik tarcia podczas współpracy próbek

Ti-6Al-4V oraz Ti-10Mo-4Zr z kulką Al2O3 (6 mm) w roztworze Ringera.

Współczynnik tarcia wyznaczony podczas współpracy kuli Al2O3 ze stopem Ti-6Al-4V w obecności roztworu Ringera wynosił 0,35-0,40, a w styku ze stopem Ti-10Mo-4Zr był zdecydowanie większy i równy 0,60. Tak duża różnica w wartości współczynnika tarcia ma również odzwierciedlenie w odporności na zużycie obydwu stopów, które wyraźnie widać po otrzymanych profilach głębokości bruzdy po tarciu (Rys. 6.3.28). Dla stopu z molibdenem i cyrkonem ta głębokość jest niemal 2-krotnie większa, niż dla stopu z glinem i wanadem. Pomimo, że stop Ti-6Al-4V posiada mniejszą twardość (HIT = 4,7 GPa), jego odporność na zużycie jest większe w porównaniu do stopu Ti-10Mo-4Zr, którego twardość wynosi HIT = 5,4 GPa.

Pozostałe parametry opisujące profil przekroju poprzecznego obu stopów tytanu po próbie tarcia przedstawiono w tabeli 6.3.5.

102

Rys. 6.3.28. Profil przekroju poprzecznego bruzdy dla badanych próbek po tarciu kulą Al2O3

w obecności roztworu Ringera.

Wyznaczony wskaźnik zużycia przyjmuje odpowiednio wartości 370*10-6 i 850*10-6 [mm3/Nm] dla stopu Ti-6Al-4V oraz Ti-10Mo-4Zr (Tabela 6.3.5). Przyczyną takiego nietypowego zużywania się stopów w odniesieniu do ich twardości może być kruchość warstwy wierzchniej stopu Ti-10Mo-4Zr, o czym świadczą zaobserwowane pęknięcia wokół odcisków podczas pomiaru twardości (Rys. 6.2.2.b, Rozdział 6.2). Tego typu pęknięć nie obserwowano wokół odcisku na stopie Ti-6Al-4V (Rys. 6.2.2.a), który wykazuje sprężysto-plastyczny charakter odkształcenia. Kruchość stopu Ti-10Mo-4Zr powoduje jego zwiększone zużycie z powodu obecności w strefie styku tarciowego luźnych cząstek, powstających w wyniku wykruszania warstw powierzchniowych i będących dodatkowym elementem trącym. Otrzymane wyniki i obserwacje powierzchni stopów tytanu pozwalają stwierdzić, że zużycie stopów tytanu miało głównie charakter ścierny.

Po wykonanym teście trybologicznym wykonano obserwacje metalograficzne miejsca po tarciu stopów tytanu. Powierzchnia tarcia stopu Ti-6Al-4V (Rys. 6.3.29.a-b) jest wyraźnie gładsza w porównaniu do powierzchni tarcia stopu Ti-10Mo-4Zr, gdzie można zaobserwować liczne głębokie rysy (Rys. 6.3.29.c-d).

Tabela. 6.3.5. Średnia głębokość, szerokość, pole przekroju poprzecznego bruzdy oraz wskaźnik zużycia

dla badanych próbek.

Próbka ^Szerokość,

w [m]

Głębokość,

d [m]

Pole przekroju bruzdy,

Ap [m2]

Wskaźnik zużycia,

Wv*10-6 [mm3/Nm]

Ti-6Al-4V 1547 ±47 25 ±0,6 23626 ±824 369 ±13

103

Rys. 6.3.29. Obraz metalograficzny powierzchni próbek a-b) Ti-6Al-4V oraz c-d) Ti-10Mo-4Zr po

tarciu kulą Al2O3 w roztworze Ringera przy powiększeniu 50x i 200x.

W celu dokładniejszego scharakteryzowania składu chemicznego zmienionej poprzez tarcie powierzchni stopów tytanu, wykonano obserwacje za pomocą mikroskopu SEM oraz określono procentowy udział pierwiastków na podstawie analizy EDS w wybranych punktach pomiarowych.

Dla stopu Ti-6Al-4V na powierzchni wyraźnie odznaczają się jasne i ciemne pola (Rys. 6.3.30.b), gdzie pola ciemne są bogate w tlen (około 33% at.) i powierzchnia w tej części uległa szybszemu utlenieniu. Analiza EDS (Tabela 6.3.6) pozwoliła także zauważyć, że miejsca jasne są bogatsze w tytan (~81% at.) i glin (~12% at.), co dodatkowo potwierdza przeprowadzona obserwacja mikrosegregacji pierwiastków (Rys. 6.3.31). Wanad niezależnie od miejsca pomiaru stanowi bardzo mały odsetek udziału procentowego pierwiastków warstwy wierzchniej. Zanotowane śladowe ilości chloru na ciemnych polach pochodzą od roztworu Ringera. Zgodnie z kierunkiem tarcia, na powierzchni stopu pojawiają się również podłużne pęknięcia, najprawdopodobniej miejsca o zwiększonym powinowactwie do oderwania od powierzchni i sprzyjające procesom korozyjnym (Rys. 6.3.30.b*).

104

Rys. 6.3.30. Obraz SEM powierzchni próbek a-b) Ti-6Al-4V oraz c-d) Ti-10Mo-4Zr po tarciu kulą

Al2O3 w roztworze Ringera przy powiększeniu 150x i 2000x.

W przeciwieństwie do stopu dwufazowego, stop Ti-10Mo-4Zr nie posiada tak wyraźnie zaznaczonych dużych jasnych i ciemnych obszarów (Rys. 6.3.30.d). Na tym stopie największy udział stanowi jasne pole z występującymi pojedynczymi ciemnymi fragmentami na powierzchni. Analiza EDS (Tabela 6.3.6) potwierdziła, że ciemne pola są elementami znacznie bogatszymi w tlen i podobnie jak w stopie Ti-6Al-4V zawierają go około 33% at. Jednakże, powierzchnia stopu Ti-10Mo-4Zr zawiera mniejszą ilość molibdenu i cyrkonu, których sumaryczna zawartość nie przekracza 5% at., a więc jest znacznie mniejsza niż samego glinu w drugim stopie. Dla tego stopu już przy najmniejszym powiększeniu (Rys. 6.3.30.c) widać ciemne podłużne bruzdy występujące w kierunku tarcia próbki, co świadczy o ich większych wymiarach, w porównaniu do stopu Ti-6Al-4V.

Tabela 6.3.6. Skład chemiczny (% at.) powierzchni pasywnej uformowanej na stopie Ti–6Al–4V oraz

Ti-10Mo-4Zr po zanurzeniu w roztworze Ringera na ścieżce tarcia (pomiary prowadzone w punktach oznaczonych na rysunku 6.3.30).

Rys. 6.3.30.b Stop Ti-6Al-4V

Pierwiastek [%] Ti Al V O Cl C

Miejsce pomiaru

1 51,23 8,25 1,58 33,06 0,7 5,19

2 80,68 11,86 1,55 - - 5,9

Rys. 6.3.30.d Stop Ti-10Mo-4Zr

Pierwiastek [%] Ti Mo Zr O C -

Miejsce pomiaru

1 53,3 3,33 1,57 32,46 4,75 -

105

Mikrosegregacja pierwiastków w stopie Ti-6Al-4V wykazała, że utlenione ciemniejsze pola pojawiające się na ścieżce tarcia (Rys. 6.3.31.a,c) są uboższe w tytan (Rys. 6.3.31.b) , ale jednocześnie bogatsze w chlor (Rys. 6.3.31.d) pochodzący z roztworu Ringera.

Rys. 6.3.31. Mikrosegregacja pierwiastków w stopie Ti-Al-4V po teście trybologicznym w roztworze

Ringera na ścieżce tarcia: a) stop, b) tytan, c) tlen, d) chlor.

Kolejnym etapem badań w zakresie charakterystyki właściwości warstwy pasywnej utworzonej na stopie tytanu po próbach trybologicznych, było wykonanie pomiarów XPS. Próbki po próbie tarcia zanurzone w roztworze Ringera przetransportowano do pracowni XPS i poddano analizie w obrębie powierzchni poza ścieżką tarcia oraz na ścieżce tarcia. Zarejestrowano podstawowe poziomy widm dla poszczególnych składników stopowych danego materiału tj.: Ti 2p, V 2p, Al 2p , Zr 3d, Mo 3d i O 1s, natomiast obliczony skład chemiczny warstwy pasywnej zestawiono w tabeli 6.3.7.

106

Tabela 6.3.7. Skład chemiczny (% at.) powierzchni pasywnej uformowanej na stopach Ti–6Al–4V oraz

Ti-10Mo-4Zr po zanurzeniu w roztworze Ringera po teście trybologicznym poza ścieżką tarcia i na ścieżce tarcia.

Stop Ti-6Al-4V

Pierwiastek [% at.] Ti Al V O Ti/(Al+V)

Poza ścieżką tarcia 9,44 1,97 1,94 86,65 2,41

Na ścieżce tarcia 9,68 3,33 2,64 84,35 1,62

Stop Ti-10Mo-4Zr

Pierwiastek [% at.] Ti Mo Zr O Ti/(Mo+Zr)

Poza ścieżką tarcia 19,2 1,11 0,72 78,97 10,49

Na ścieżce tarcia 24,34 2,32 0,79 72,56 7,83

Jak opisywano już w poprzednich rozdziałach, warstwa powierzchniowa obu stopów tytanu: Ti-6Al-4V i Ti-10Mo-4Zr zbudowana jest w głównej mierze ze związków tytanu występującego w postaci, Ti2+, Ti3+ i Ti4+ i to tytan jest głównym pierwiastkiem stopowym obecnym w warstwie pasywnej obu stopów tytanu. Warstwa pasywna utworzona na powierzchni składa się głównie z tytanu (IV) w postaci tlenku TiO2, dla którego pik na widmie XPS odpowiada energii wiązania 459,1 ∓ 0,1 eV [102,151]. Na granicy faz metal/tlenek warstwa pasywna dodatkowo zawiera inne tlenki tytanu: TiO i Ti2O3 oraz metaliczny tytan [152–156] (Rys. 6.3.32.a1-a2 i Rys. 6.3.33.a1-a2). Po teście trybologicznym występuje wzrost zawartości tytanu dla stopu Ti-10Mo-4Zr od 19,2 do 24,3. W przypadku Ti-6AI-4V, wartość ta jest stabilna i w przybliżeniu wynosi około 9,5.

Dla obu stopów tytanu na ścieżce i poza ścieżką tarcia zmienia się w głównej mierze zawartość poszczególnych związków, wchodzących w skład warstwy pasywnej. Poza ścieżką tarcia, pik – główne widmo dla wanadu (Rys. 6.3.32.c1)) o energii wiązania 515,9 eV znajdujący się w paśmie V 2p jest związany z tworzeniem się na powierzchni stopu tlenku V2O3 [157]. Ponadto, na ścieżce tarcia w paśmie V 2p znajdują się dwa piki związane z obecnością dwóch komponentów: podobnie jak wcześniej V2O5 (516,8 eV), a także V2O3 (515,4 eV) [158]. Co więcej, nieutlenione formy wanadu są obecne w obszarze od 512,7 do 513,3 eV i w niniejszej pracy w obu punktach pomiarowych sugerują obecność metalicznego wanadu [159].

Poza tytanem i wanadem w warstwie pasywnej wykryto glin. Obecność piku o energii wiązania równej 74,7 eV jest związana z tworzeniem się na powierzchni tlenku Al2O3 [102]. Pik o energii wiązania odpowiadającej tlenkowi glinu Al2O3 zarejestrowany w paśmie Al 2p jest bardziej intensywny w widmie otrzymanym na ścieżce po tarciu stopu. Wynik taki sugeruje większą zawartość Al2O3 na powierzchni stopu tytanu po tarciu, co jest związane z utlenianiem glinu podczas tarcia. Pik pochodzący od metalicznego glinu o energii wiązania około 71,8÷71,9 eV [160] jest także bardziej intensywny dla powierzchni po tarciu (Rys. 6.3.32.b). Zwiększona zawartość glinu na zniszczonej tarciem powierzchni jest przeciwna do

107

zmniejszającej się zawartości glinu po odkształceniu plastycznym. Potwierdza to, że zmiana prowadząca do zużycia poprzez tarcie stopu sprzyja zwiększaniu zawartości glinu w warstwie wierzchniej stopu Ti-6Al-4V i podnosi powinowactwo do jego uwalniania do przestrzeni międzykomórkowej w organizmie. Zawartość wanadu i glinu poza ścieżką tarcia jest podobna i po próbie tarcia wzrasta. Niemniej jednak zawartość wanadu w warstwie pasywniej na ścieżce tarcia nie jest tak duża, jak udział glinu.

Stosunek Ti/(Al+V) w warstwie pasywnej poza ścieżką tarcia wynosi 2,41 (Tabela 6.3.7). Po teście trybologicznym, na ścieżce tarcia stosunek Ti/(Al+V) jest już niższy i wynosi 1,62.

Rys. 6.3.32. Widma XPS warstwy pasywnej utworzonej na stopie Ti-6Al-4V: (a) Ti 2p (b) Al 2p (c) V

108

Analogiczne pomiary XPS dla stopu Ti-10Mo-4Zr, wykazały znacznie większe zróżnicowanie w składzie chemicznym warstwy pasywnej utworzonej na powierzchni stopu. Widma XPS wskazują, że po teście trybologicznym, molibden występuje na powierzchniach na różnych stopniach utlenienia, a wśród nich także w stanie metalicznym Mo0 (227,3 i 228,8 eV: kolejno: na ścieżce i poza ścieżką tarcia) [161,162]. Najintensywniejszy sygnał pochodzi od związków molibdenu zlokalizowanych przy energii wiązania 229,9÷234 eV (Rys. 6.3.33.b). Formy te można przypisać molibdenowi w postaci: Mo(VI) uwodniony (Mo(VI) hydr), Mo(VI) i Mo(IV) w formie utlenionej (Mo(IV) ox). Wartości te odpowiadają tlenkom MoO2 i MoO3 [144,163,164]. Po teście trybologicznym zawartość molibdenu w warstwie pasywnej wzrasta do poziomu 2,32, przy czym poza ścieżką tarcia warstwa pasywna jest uboższa w molibden niemal 2-krotnie (Tabela 6.3.7).

Rys. 6.3.33. Widma XPS warstwy pasywnej utworzonej na stopie Ti-10Mo-4Zr: (a) Ti 2p (b) Mo 3d

109

W przeciwieństwie do molibdenu, zawartość cyrkonu w warstwie pasywnej jest znikoma, ale stała i wynosi w przybliżeniu ~0,75 (Tabela 6.3.7). Cyrkon występuje w postaci: Zr0, Zr4+, co można przyporządkować do tlenku ZrO2 oraz Zr(OH)4 [151,165,166] (Rys. 6.3.33.c).

Stosunek Ti/(Mo+Zr) na ścieżce tarcia wynosi około 7,83 i jest niższy w porównaniu do obszaru poza ścieżką tarcia (Tabela 6.3.7).

Kontynuując badania określające zachowanie korozyjne stopów tytanu, wykonano również badania elektrochemiczne w skali lokalnej obszarów na ścieżce tarcia i poza nią, jak pokazano na rysunku 5.3.2 (Rozdział 5.3.2, str. 63). W trakcie pomiarów ponownie wykorzystano roztwór Ringera oraz kapilarę o średnicy 300 m.

Na krzywych potencjału stacjonarnego (OCP) można wyróżnić dwa obszary: pierwszy obejmujący szybki wzrost potencjału oraz drugi, gdzie potencjał wzrasta wolniej aż do ustabilizowania wartości. Lokalny pomiar OCP po 24 godzinach dla stopu Ti-6Al-4V (Fig. 6.3.34.a) pokazuje, że potencjał wzrasta do stabilnych wartości, co wskazuje na proces pasywacji powierzchni. Po teście trybologicznym potencjał stacjonarny jest wyraźnie przesunięty w kierunku wartości ujemnych i występuje znaczna różnica między wartościami potencjału: na ścieżce tarcia potencjał osiąga wartość 71 mV, a dla obszaru poza ścieżką tarcia około 462 mV vs Ag/AgCl. Dla stopu Ti-10Mo-4Zr (Rys. 6.3.34.b) potencjał jest niższy w porównaniu ze stopem Ti-6Al-4V, ale osiąga podobne wartości (na ścieżce i poza ścieżką tarcia) i wynosi około 253 mV względem Ag/AgCl. Na rysunku 6.3.34.b można wyszczególnić dwa obszary: pierwszy do około 60 000 s, gdy wartość potencjału na ścieżce tarcia jest wyższa niż poza nią; drugi w którym zależność ta zostaje odwrócona.

0 20000 40000 60000 80000 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 (a)

Lokalne OCP dla Ti-6Al-4V w rotworze Ringera: poza sciezka tarcia

na sciezce tarcia P ote nc ja l [V ] v s A g/A gC l Czas [s] ^{0 20000 40000 60000 80000} -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 (a)

Lolakne OCP dla Ti-10Mo-4Zr w roztworze Ringera: poza sciezka tarcia

na sciezce tarcia P o te n cja l [V ] vs A g /A g C l Czas [s]

Rys. 6.3.34. Badania lokalne potencjału stacjonarnego stopu (a) Ti–6Al-4V i b) Ti-10Mo-4Zr

w roztworze Ringera na ścieżce tarcia i poza ścieżką tarcia w temperaturze 25°C (średnica kapilary 300 m).

Proces niszczenia powierzchni poprzez tarcie został również zauważony na otrzymanych krzywych polaryzacyjnych. W przypadku stopu Ti-6Al-4V (Rys. 6.3.35.a) na ścieżce tarcia gęstość prądu pasywacji

110

wynosi przy potencjale 0,5 V vs Ag/AgCl około 1,75 A/cm2. Dla tego samego potencjału poza ścieżką tarcia gęstość prądu jest niższa i wynosi tylko 0,49A/cm2. Dodatkowo, w obszarze przejścia do stanu pasywacji (od ~0,0 V vs Ag/AgCl), między zniszczoną a nieuszkodzoną powierzchnią stopu zaznaczają się większe różnice w gęstościach prądów. Za takie zachowanie elektrochemiczne może odpowiadać wzrost zawartości glinu w warstwie pasywnej wykryty w pomiarze XPS.

Gęstość prądu w obecnym plateau dla stopu Ti-10Mo-4Zr (Rys. 6.3.35.b) jest podobna w obu punktach pomiarowych przy 0,5 V vs Ag/AgCl i wynosi około 0,21 A cm2 (poza ścieżką tarcia) i 0,38 A/cm2 (na ścieżce tarcia). To kolejne potwierdzenie faktu, że degradacja powierzchni stopu Ti-10Mo-4Zr, w znacznie mniejszym stopniu ma negatywny wpływ na właściwości korozyjne, niż ma to miejsce w przypadku stopu Ti-6Al-4V. Dodatkowo, w zakresie przejścia do stanu pasywnego, różnice w gęstościach prądów są niewielkie w porównaniu ze stopem Ti-6Al-4V.

W obszarze katodowym w obu przypadkach stopów zarejestrowano wzrost gęstości prądów, niemniej jednak nie tak znaczący, jak ma to miejsce dla strony anodowej.

-1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1

Lokalne LSV dla Ti-6Al-4V w roztworze Ringera:

poza sciezka tarcia na sciezce tarcia G e sto sc p ra d u [ m A /c m 2 ] Potencjal [V] vs Ag/AgCl (a) -1,0 -0,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 (b)

Lokalne LSV dla Ti-10Mo-4Zr w roztworze Ringera:

poza sciezka tarcia na sciezce tarcia G e sto sc p ra d u [ m A /c m 2 ] Potencjal [V] vs Ag/AgCl

Rys. 6.3.35. Lokalne krzywe polaryzacyjne dla stopu (a) Ti–6Al-4V i b) Ti-10Mo-4Zr

w roztworze Ringera na ścieżce tarcia i poza ścieżką tarcia w temperaturze 25°C (średnica kapilary 300 m, prędkość zmiany potencjału 1 mV/s).

Analizie poddano również roztwór Ringera pochodzący z naczynka elektrochemicznego, w którym prowadzono badania trybologiczne. Dla każdego pobranego roztworu określono zawartość metali wchodzących w skład danego stopu. Otrzymane wyniki zamieszczono w tabeli 6.3.8.

Tabela 6.3.8. Analiza ICP-MS roztworu Ringera po badaniu trybologicznym dla stopów tytanu

Ti-6Al-4V i Ti-10Mo-4Zr.

Zawartość metalu w roztworze [g/l] Ti Mo Zr Al V

Ti-10Mo-4Zr <0,002 0,008 <0,002 - -

111

Dane zawarte w tabeli potwierdzają, że do roztworu przechodzi znaczna ilość glinu, którego stężenie jest znacząco wyższe w porównaniu z innymi metalami. Potwierdza to fakt, że zawartość glinu w warstwie wierzchniej stopu w miejscu uszkodzonym tarciem, zwiększa się i powoduje to jego wzmożone przechodzenie do roztworu na poziomie 0,01 g/l. Może stanowić to duży problem związany z toksycznym wpływem tego metalu na organizm ludzki i jego pojawianiem się w przestrzeni międzykomórkowej. Natomiast dla stopu Ti-10Mo-4Zr zanotowana zwiększona ilość molibdenu w roztworze również stanowi potwierdzenie spadku stężenia tego pierwiastka w warstwie pasywnej stopu po tarciu. Ze względu na to, że molibden nie ma potwierdzonego negatywnego wpływu na organizm człowieka, jego wzrost stężenia w przestrzeni między implantem a tkankami może nie stanowić tak dużego zagrożenia jak stop z glinem i wanadem. Pozostałe pierwiastki stopowe przechodzą do roztworu w bardzo małych ilościach.

Kontynuacją badań określających wpływ niszczenia powierzchni stopów tytanu poprzez tarcie na zachowanie korozyjne, było wykonanie badań trybokorozyjnych. W tym celu wykonano test trybologiczny pozwalający jedocześnie wykonać pomiar potencjału stacjonarnego próbki stopu tytanu zanurzonej w roztworze Ringera, wykorzystując Stanowisko 2 (Rys. 5.6.2.b, Rozdział 5.6.).

Rysunek 6.3.36 przedstawia zmianę potencjału stacjonarnego w czasie, wykonanego wraz z procesem tarcia próbek stopu tytanu. Na wykresie można wyróżnić 3 charakterystyczne etapy:

 ETAP 1 – wzrost i stabilizacja potencjału stacjonarnego.

 ETAP 2 – spadek potencjału stacjonarnego, wynikający z procesu tarcia powierzchni stopu, przy założonej drodze tarcia wynoszącej 1000 m.

 ETAP 3 – wzrost potencjału stacjonarnego po przerwanym procesie tarcia powierzchni stopu.

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 -1,0 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0,0 0,2 _{ETAP 2 ETAP 3} Ti-6Al-4V P o te n cja l [V ] vs A g /A g C l Czas [s] Ti-10Mo-4Zr

Zanurzenie w roztworze Ringera, temp. 25^oC ETAP 1

Rys. 6.3.36. Zmiana potencjału stacjonarnego podczas testu trybokorozyjnego stopów tytanu:

112

Zmierzony potencjał stacjonarny w Etapie 1 jest charakterystyczny dla stopów tytanu w roztworze Ringera i miał tendencję wzrostową w przypadku obu materiałów. Najprawdopodobniej pojawiające się dla stopu Ti-6Al-4V oscylacje potencjału stacjonarnego wynikały z zastosowania elementu metalowego (wykonanego z Ti-6Al-4V) tworzącego kontakt elektryczny z badaną próbką. Niemniej jednak średnia wartość potencjału stacjonarnego odpowiada wartościom otrzymywanym w innych pozycjach literaturowych. Problem ten zniwelowano w przypadku stopu Ti-10Mo-4Zr, gdzie potencjał bez oscylacji stabilizuje się i osiąga stałą wartość po czasie około 7500 s. W tym czasie na stopach zaczyna się intensywny proces pasywacji i tworzenia warstwy stabilnej.

Po czasie około 7500 s włączono urządzenie, zapewniające proces tarcia, przy jednoczesnym dalszym rejestrze zmiany potencjału stacjonarnego (Etap 2). Obserwowany jest znaczny spadek wartości potencjału stacjonarnego wynikający ze zmiany warunków pomiaru. Powierzchnia stopu tytanu, która osiągała coraz wyższe wartości potencjału stacjonarnego, nagle zostaje uszkodzona. W wyniku tarcia powstaje bruzda o znacznej chropowatości, trudniej pasywująca się, co pokazuje znaczny spadek potencjału stacjonarnego w przypadku obu stopów tytanu. Dla stopu Ti-6Al-4V spadek potencjału osiąga wartość około -719±50 mV vs Ag/AgCl i taką wartość zachowuje podczas procesu tarcia. Nieco inaczej wygląda sytuacja w przypadku stopu Ti-10Mo-4Zr, dla którego potencjał stacjonarny w trakcie tarcia nieznacznie wzrasta. Spadek potencjału na początku tarcia osiąga wartość około -840±30 mV vs Ag/AgCl, natomiast przy końcu procesu tarcia, potencjał osiąga już wartość około -765±30 mV vs Ag/AgCl. Zjawisko to można wiązać z wynikami otrzymanymi w lokalnych badaniach elektrochemicznych na ścieżce tarcia i poza nią, gdzie zanotowano mniejsze różnice potencjału, jak i gęstości prądów osiągane właśnie dla stopu z molibdenem i cyrkonem. Stop ten posiadał bardziej stabilne właściwości powierzchni bez względu na miejsce prowadzonego pomiaru. Z tego też względu wartość potencjału, mierzona w trakcie procesu tarcia, może mieć charakter wzrostowy. Niszczona ciągle warstwa pasywna w wyniku tarcia ulega ciągłemu nadbudowywaniu, czego efektem jest wzrost wartości potencjału. W przypadku stopu Ti-6Al-4V proces odbudowy warstwy pasywnej nie wydaje się być aż tak bardzo widoczny, gdyż potencjał utrzymuje stałą wartość, ale na pewno nie jest wstrzymany, gdyż wartość potencjału nie maleje.

Po czasie około 22500 s zaprzestano procesu tarcia (Etap 3). Układ pomiarowy potencjału stacjonarnego był nadal włączony. Zaobserwowano proces ponownego wzrostu potencjału stacjonarnego, który nastąpił od razu po odjęciu siły trącej. W przypadku obu stopów wzrost nastąpił gwałtownie. Wyższe wartości potencjału osiągnął stop z glinem i wanadem, zbliżone do potencjału końca Etapu 1. Niższą wartość potencjału osiągnął stop tytanu z molibdenem i cyrkonem.

113