Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук, Владивосток, Россия

А. С. Гнеденков, главный научный сотрудник, заведующий лабораторией, докт. хим. наук, профессор РАН, эл. почта: asg17@mail.com
С. Л. Синебрюхов, зам. директора по научной работе, докт. хим. наук, доцент, член-корреспондент РАН, эл. почта: sls@ich.dvo.ru
В. С. Марченко, младший научный сотрудник, эл. почта: filonina.vs@gmail.com
С. В. Гнеденков, директор, докт. хим. наук, профессор, член-корреспондент РАН, эл. почта: svg21@hotmail.com

Разработан способ формирования на поверхности биорезорбируемого магниевого сплава системы Mg – Mn – Ce (МА8) гибридных ингибитор- и полимерсодержащих покрытий для снижения интенсивности коррозионной деградации материала. Методом плазменного электролитического оксидирования (ПЭО) получено пористое керамикоподобное покрытие, содержащее гидроксиапатит. Предложен способ модификации ПЭО-слоя ингибитором коррозии и полимером. Химический состав и морфологическая структура антикоррозионных покрытий изучены методами сканирующей электронной микроскопии/энергодисперсионной спектроскопии (СЭМ/ЭДС), а также рентгенофазового анализа и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Методами электрохимической импедансной спектроскопии и потенциодинамической поляризации определен уровень коррозионной стойкости образцов в физиологическом растворе (0,9 % NaCl). Установлена скорость коррозионной деградации образцов с исследуемыми поверхностными слоями методом волюмометрии. На основании анализа полученных результатов выявлено, что наилучшую устойчивость к протеканию коррозионных процессов имеют образцы с гибридным покрытием (ГП-НЦ01). Данный тип образцов характеризуется минимальной величиной объема выделившегося вследствие коррозии магния водорода (в 4 раза ниже, чем у образца с базовым ПЭО-покрытием). Показано, что образцы с гибридным покрытием обладают наименьшей величиной плотности тока коррозии, наибольшим значением поляризационного сопротивления и модуля импеданса. Установлен механизм коррозионной деградации в хлоридсодержащей среде образцов магниевого сплава с покрытиями, импрегнированными ингибитором коррозии. Показана перспективность применения гибридных покрытий, содержащих биорезорбируемый полимерный материал и биосовместимый ингибитор коррозии, для обеспечения контролируемой резорбции и повышения биоактивности имплантационных материалов на основе магния с целью их последующего применения в медицинской практике.

Исследования формирования биосовместимого покрытия и изучение скорости коррозии материала методом волюмометрии выполнены при поддержке Гранта РНФ (проект № 20-13-00130); изучение химического состава и электрохимических свойств выполнены при поддержке Гранта РНФ (проект № 24-73-10008); данные РФА получены в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FWFN(0205)–2025–0001).

1. Gnedenkov A. S., Sinebryukhov S. L., Mashtalyar D. V., Gnedenkov S. V. Microscale morphology and properties of the PEO-coating surface // Physics Procedia. 2012. Vol. 23. P. 98–101.
2. Мураев А. А., Мурзабеков А. И., Орлов Е. А., Тарасов Ю. В. Плазменное электролитическое оксидирование для формирования поверхности дентальных имплантатов // Гены и Клетки. 2022. Т. 17, № 3. С. 156–157.
3. Gnedenkov A. S., Sinebryukhov S. L., Mashtalyar D. V., Gnedenkov S. V. Features of the magnesium alloys corrosion in the chloride-containing media // Solid State Phenomena. 2014. Vol. 213. P. 143–148.
4. Gnedenkov A. S., Sinebryukhov S. L., Nomerovskii A. D., Filonina V. S., Ustinov A. Y., Gnedenkov S. V. Design of selfhealing PEO-based protective layers containing in-situ grown LDH loaded with inhibitor on the MA8 magnesium alloy // Journal of Magnesium and Alloys. 2023. Vol. 11, Iss. 10. P. 3688–3709.
5. Lu X., Ma J., Mohedano M., Pillado B. et al. Ca-based sealing of plasma electrolytic oxidation coatings on AZ91 Mg alloy // Surface and Coatings Technology. 2021. Vol. 417. 127220.
6. Gnedenkov S. V., Khrisanfova O. A., Sinebryukhov S. L., Puz A. V., Gnedenkov A. S. Composite protective coatings on nitinol surface // Materials and Manufacturing Processes. 2008. Vol. 23, Iss. 8. P. 879–883.
7. Sinebryukhov S. L., Gnedenkov A. S., Khrisanfova O. A., Gnedenkov S. V. Influence of plasma electrolytic oxidation on mechanical characteristics of NiTi alloy // Surface Engineering. Taylor & Francis. 2009. Vol. 25, Iss. 8. P. 565–569.
8. Molaei M., Fattah-Аlhosseini A., Nouri M., Nourian A. Systematic optimization of corrosion, bioactivity, and biocompatibility behaviors of calcium-phosphate plasma electrolytic oxidation (PEO) coatings on titanium substrates // Ceramics International. 2022. Vol. 48, Iss. 5. P. 6322–6337.
9. Kostelac L., Pezzato L., Settimi A. G., Franceschi M. et al. Investigation of hydroxyapatite (HAP) containing coating on grade 2 titanium alloy prepared by plasma electrolytic oxidation (PEO) at low voltage // Surfaces and Interfaces. 2022. Vol. 30. 101888.
10. Moreno L., Mohedano M., Arrabal R., Matykina E. Development and screening of (Ca – P – Si – F)-PEO coatings for biodegradability control of Mg – Zn – Ca alloys // Journal of Magnesium and Alloys. 2022. Vol. 10, Iss. 8. P. 2220–2237.
11. Grebņevs V., Leśniak-Ziółkowska K., Wala M., Dulski M. et al. Modification of physicochemical properties and bioactivity of oxide coatings formed on Ti substrates via plasma electrolytic oxidation in crystalline and amorphous calcium phosphate particle suspensions // Applied Surface Science. 2022. Vol. 598. 153793.
12. Chaharmahali R., Fattah-Аlhosseini A., Babaei K. Surface characterization and corrosion behavior of calcium phosphate (Ca-P) base composite layer on Mg and its alloys using plasma electrolytic oxidation (PEO): A review // Journal of Magnesium and Alloys. 2021. Vol. 9, Iss. 1. P. 21–40.
13. Santos-Coquillat A., Esteban-Lucia M., Martinez-Campos E., Mohedano M. et al. PEO coatings design for Mg-Ca alloy for cardiovascular stent and bone regeneration applications // Materials Science and Engineering: C. 2019. Vol. 105. 110026.
14. Mingo B., Guo Y., Leiva-Garcia R., Connolly B. J. et al. Smart functionalization of ceramic-coated AZ31 magnesium alloy // ACS Applied Materials and Interfaces. 2020. Vol. 12, Iss. 27. P. 30833–30846.
15. Thiangpak P., Rodchanarowan A. The synthesis of polycaprolactone (PCL) microspheres containing cerium(III) nitrate (Ce(NO₃)₃) self-healing agent via double emulsion evaporation method // Materials Today Communications. 2020. Vol. 25. 101668.
16. Лузгина А. С., Голубев А. В., Субос Г. А., Ворончихин В. Д. Применение самовосстанавливающихся полимерных материалов в качестве защитных покрытий // Решетневские чтения : Материалы XXV Международной научно-практической конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М. Ф. Решетнева. В 2-х частях. Часть 1 / под общ. ред. Ю. Ю. Логинова. Красноярск, 2021. С. 659–661.
17. Украинская Е. В., Ищенко Т. Л. Самовосстанавливающиеся лакокрасочные покрытия // Перспективные ресурсосберегающие технологии развития лесопромышленного комплекса : Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов, Воронеж, 29 сентября 2023 года. — Воронеж : Воронежский государственный лесотехнический ун-т. 2023. С. 189–192.
18. Бататова Р. М. Получение антикорризионных покрытий путем введения микрокапсул // Актуальные научные исследования : сборник статей XII Международной научно-практической конференции : в 4 ч., Пенза, 05 июня 2023 года. Часть 1. — Пенза : Наука и Просвещение, 2023. С. 26–27.
19. Алиев Д. Э., Иманова Г. И. Применение самовосстанавливающихся материалов для защиты от коррозии морских трубопроводов // Вестник науки. 2024. Т. 1, № 3. С. 459–468.
20. Gnedenkov A. S., Kononenko Y. I., Sinebryukhov S. L., Filonina V. S. et al. The effect of smart PEO-coatings impregnated with corrosion inhibitors on the protective properties of AlMg3 aluminum alloy // Materials. 2023. Vol. 16, Iss. 6. 2215.
21. Pillado B., Mingo B., del Olmo R., Matykina E. et al. LDH conversion films for active protection of AZ31 Mg alloy // Journal of Magnesium and Alloys. 2023. Vol. 11, Iss. 1. P. 201–216.
22. Li Y., Lu X., Mei D., Zhang T., Wang F. Passivation of corrosion product layer on AM50 Mg by corrosion inhibitor // Journal of Magnesium and Alloys. 2022. Vol. 10, Iss. 9. P. 2563–2573.
23. Anjum M. J., Zhao J.-M., Asl V. Z., Malik M. U. et al. Green corrosion inhibitors intercalated Mg:Al layered double hydroxide coatings to protect Mg alloy // Rare Metals. 2021. Vol. 40, Iss. 8. P. 2254–2265.
24. Adsul S. H., Bagale U. D., Sonawane S. H., Subasri R. Release rate kinetics of corrosion inhibitor loaded halloysite nanotubebased anticorrosion coatings on magnesium alloy AZ91D // Journal of Magnesium and Alloys. 2021. Vol. 9, Iss. 1. P. 202–215.
25. Al-Amiery A. A., Isahak W. N. R. W., Al-Azzawi W. K. Corrosion inhibitors: natural and synthetic organic inhibitors // Lubricants. 2023. Vol. 11, Iss. 4. 174.
26. Brycki B., Szulc A. Gemini surfactants as corrosion inhibitors. A review // Journal of Molecular Liquids. 2021. Vol. 344. 117686.
27. Fattah-Аlhosseini A., Fardosi A., Karbasi M., Kaseem M. Advancements in enhancing corrosion protection of Mg alloys: A comprehensive review on the synergistic effects of combining inhibitors with PEO coating // Journal of Magnesium and Alloys. 2024. Vol. 12, Iss. 2. P. 465–489.
28. Matsuda T., Jadhav N., Kashi K. B., Jensen M. et al. Selfhealing ability and particle size effect of encapsulated cerium nitrate into pH sensitive microcapsules // Progress in Organic Coatings. Elsevier. 2016. Vol. 90. P. 425–430.
29. An K., Sui Y., Wang Y., Qing Y. et al. Synergistic control of wetting resistance and corrosion inhibition by cerium to enhance corrosion resistance of superhydrophobic coating // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2022. Vol. 653. 129874.

30. Guo J., Liu X., Du K., Guo Q. et al. An anti-stripping and selfhealing micro-arc oxidation/acrylamide gel composite coating on magnesium alloy AZ31 // Materials Letters. 2020. Vol. 260, Iss. 66. 126912.
31. Zahedi Asl V., Zhao J., Anjum M. J., Wei S. et al. The effect of cerium cation on the microstructure and anti-corrosion performance of LDH conversion coatings on AZ31 magnesium alloy // Journal of Alloys and Compounds. 2020. Vol. 821, Iss. 2. 153248.
32. Gnedenkov A. S., Sinebryukhov S. L., Filonina V. S., Ustinov A. Y., Gnedenkov S. V. Hybrid coatings for active protection against corrosion of Mg and its alloys // Polymers. 2023. Vol. 15, Iss. 14. 3035.