Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Sep 2021)
Plasma electrolytic oxidation of Zircaloy-2 alloy in potassium hydroxide/sodium silicate electrolytes: The effect of silicate concentration
Abstract
This study mainly investigated the effects of silicate concentration at the range of (16 g/L to 56 g/L) on the plasma electrolytic oxidation of Zircaloy-2 in potassium hydroxide/sodium silicate electrolytes in detail, including the growth behavior, wear and corrosion resistance of as-obtained ZrO2/SiO2 alloyed coatings. It was found that the coating thickness increased continuously on increasing the silicate concentration in electrolyte. Besides, the amount of t-ZrO2 in the coatings increased with increase of silicate concentration in electrolyte, while the amount of m-ZrO2 decreased. Comparative studies have shown that the coatings formed in electrolyte with high silicate concentration possessed superior wear and corrosion performance, which could be ascribed to heavy silica deposition associated with the presence of t-ZrO2 stabilized by SiO2. The results may provide guidance for obtaining high performance of ZrO2/SiO2 alloyed coatings. Besides, it is believed that the presence of Si species in zirconia endows the coatings with enhanced bioactivity like bioactive glasses and ceramics coatings and we envision that the as-prepared ZrO2/SiO2 alloyed coatings have great potential for biological applications. Resumen: Este estudio investigó en detalle los efectos de la concentración de silicato en el rango de (16 a 56 g/l), en la oxidación electrolítica por plasma de Zircaloy-2 en electrolitos de hidróxido de potasio/silicato de sodio, incluido el modo de crecimiento y la resistencia al desgaste y a la corrosión de los recubrimientos de aleaciones de ZrO2/SiO2 obtenidos. Se descubrió que el espesor del recubrimiento aumentaba continuamente al aumentar la concentración de silicato en el electrolito. Además, la cantidad de t-ZrO2 en los recubrimientos aumentó con el aumento de la concentración de silicato en el electrolito, mientras que el contenido de m-ZrO2 disminuía. Estudios comparativos han demostrado que los recubrimientos formados en electrolito con alta concentración de silicato poseían mayor resistencia al desgaste y a la corrosión, que podría atribuirse a una fuerte deposición de sílice asociada con la presencia de t-ZrO2 estabilizado por SiO2. Los resultados pueden proporcionar guía para obtener un alto rendimiento de los recubrimientos con aleaciones ZrO2/SiO2. Además, se cree que la presencia de especies de Si en la circona dota a los recubrimientos con una bioactividad mejorada como recubrimientos cerámicos o vítreos bioactivos, y prevemos que los recubrimientos de aleaciones ZrO2/SiO2 preparados tienen un gran potencial para aplicaciones biológicas.
