Effect of scan rates and imposed potentials on the formation and growth of oxide film on Ti6Al4V alloy surface in 3% NaCl

Effet de la vitesse de balayage et du potentiel imposé sur la formation et la croissance de film d’oxyde à la surface de l’alliage Ti6Al4V dans NaCl à 3 %

¹ Laboratory of Phases Transformation, Department of Physics, Constantine University, 25000, Algeria
e-mail: n_elamine@yahoo.fr
² Industrial Chemistry Department, Constantine University, 25000, Algeria
³ Metallurgy and Materials engineering Department, Annaba University, 23000, Algeria

Received: 21 May 2010
Accepted: 17 May 2011

Abstract

In the present study, the formation and growth of an oxide film on a titanium alloy Ti6Al4V surface immersed in 3% NaCl solution using anodisation at various imposed potentials was investigated by two electrochemical techniques, cyclic polarisation and impedance measurements. In the cyclic polarisation studies at different scan rates, the obtained curves show a large range of passivation, due to the formation of a protective oxide film, generally TiO₂. In addition, the negative hysteresis that appeared during the cyclic polarisation with the shift of the corrosion potential in the more noble direction (approximately +260 mV) may be explained by a reduction of the corrosion products. It was found that the lower the scan rates the lower the passivation current, and the scan rates did not have a significant effect on the potential or current of corrosion. The impedance measurements (Nyquist and Bode plots) at various imposed potentials show that Ti6Al4V has a capacitive behaviour in the passive field, due to the formation and growth of the oxide film.

Résumé

Dans le présent travail, nous avons étudié l’effet du potentiel imposé sur la formation et la croissance de film d’oxyde à la surface de l’alliage à base de titane Ti6Al4V immergé dans une solution à 3 % de NaCl. Deux techniques électrochimiques sont utilisées, la polarisation cyclique et les mesures d’impédance. Les courbes de polarisation cyclique tracées à différentes vitesses de balayage, montrent que l’alliage présente un large domaine de passivation, ce comportement passif provenant de la formation d’un film d’oxyde protecteur, généralement de TiO₂. Par ailleurs, l’hystérésis négative qui apparaît lors d’une polarisation cyclique avec ennoblissement du potentiel (environ 260 mV) peut être reliée à une réduction des produits de corrosion. Notons que la vitesse de balayage n’a pas grande influence sur le potentiel et le courant de corrosion. Cependant, elle influe sur le courant de passivation. Quant aux mesures d’impédance (diagrammes de Nyquist et de Bode) effectuées à différents potentiels, elles montrent un comportement capacitif dans le domaine passif, liés à la formation et la croissance du film d’oxyde.