عنوان پایان‌نامه
رسوب دهی پوشش نانو هیدروکسی سیلیسیم دار به روش الکتروشیمییا یی پالسی بر الیاژ منیزیوم وبززسی خوردگی ان
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-خوردگی‌وحفاظ‌ت‌ازمواد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 1209;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70198
- تاریخ دفاع
- ۲۱ تیر ۱۳۹۴
- دانشجو
- احمدرضا نیک خو
- استاد راهنما
- چنگیز دهقانیان
- چکیده
- آلیاژهای منیزیم به عنوان ایمپلنتهای زیست تخریب پذیر، برای کاربردهای ارتوپدی و موقتی، به علت عدم نیاز به جراحی ثانویه برای خارج کردن آنها و کاهش درد و هزینه بیمار، مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. اما به علت نرخ خوردگی بالای آنها، ایجاد پوشش روی منیزیم و آلیاژهای آن ضروری به نظر میرسد. در پژوهش حاضر، پوشش کلسیم فسفات سیلیکاتدار به روش آبکاری پالسی، که امکان ایجاد پوششی با ساختار نانو را فراهم میکند، روی آلیاژ منیزیم AZ31 با موفقیت ایجاد شد. نتایج XRD نشان داد که پوشش اولیه عمدتاً حاوی فاز بروشیت است، اما با غوطه ور ساختن این نمونهها در محلول سدیم هیدروکسید داغ، فاز اولیه با موفقیت به هیدروکسی آپاتیت تغییرفاز پیدا میکند. تصاویر FESEM برای هر دو پوشش قبل و بعد از عملیات قلیایی، ساختاری اسفنجی شکل و شامل ریز ساختار نانو را نشان داد. آنالیز عنصری EDS حضور سیلیسیم در پوشش هیدروکسی آپاتیت را تأیید مینمود. به طوری که برای نمونه با غلظت تترا اتیل ارتوسیلیکات mL/L 5/7 (عامل ایجاد سیلیسیم در پوشش)، نسبت (Ca/(P+Si مقدار 35/2 به دست میآید که نشان دهنده تشکیل هیدروکسی آپاتیت سیلیسیم دار است. آزمون طیفسنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) ایجاد عامل سیلیکات در هیدروکسی آپاتیت را تأیید نمود. نتایج آزمون پلاریزاسیون در محیط شبه فیزیولوژی نشان داد که پوشش هیدروکسی آپاتیت سیلیسیم دار توانسته نرخ خوردگی را به مقدار قابل توجهی کاهش میدهد. نرخ خوردگی از ?A/?cm?^2 06/121 برای نمونه بدون پوشش به ?A/?cm?^2 38/4 برای نمونه با پوشش هیدروکسی آپاتیت سیلیسیم دار تقلیل پیدا کرد. در نهایت، مشاهده شد که انجام برسکاری پیش از پوششدهی، توانسته چسبندگی پوشش را از MPa 33/43 به MPa 52/48 بهبود و نرخ خوردگی را از ?A/cm^2 38/4 به ?A/cm^2 73/2 تقلیل دهد. کلمات کلیدی: منیزیم، نانو، هیدروکسی آپاتیت، سیلیسی مدار، آبکاری پالسی، ایمپلنت زیست تخریب پذیر
- Abstract
- Magnesium alloys as biodegradable implants have attracted substantial attention since there’s no need to extract them & thus lowering patient’s pains and costs. But their high corrosion rate, make it inevitable to coat them. Calcium phosphate coatings, especially in form of hydroxyapatite phase, not only is biocompatible, but it can lower the corrosion rate significantly. On the other hand, researches have shown silicone is necessary for bone stimulation and improved osteointegration. Also, presence of nano scale morphology in the coating, in addition to be more similar to bone structure, would cause better growth and development of new tissue in relative to micro structure and morphologies. Besides, due to higher specific surface area & more roughness that nano phase provide, better cell adhesion is achieved. In the present research, silicone doped calcium phosphate coating was successfully generated on AZ31 magnesium alloy via pulse electrodeposition, which made it possible to create nano structure morphology. XRD patterns indicated that primary coating was mainly consisted of DCPD. For phase transformation, primary coated samples were immersed in hot NaOH solution, to transform DCPD into hydroxyapatite. FESEM images showed sponge-like structure consisting of nano blade crystals. TEOS (7.5 mL/L) was used as the silicone source for calcium phosphate coatings and EDS analysis proved the presence of silicone in the calcium phosphate structure. Finally, polarization curves revealed that silicone-doped hydroxyapatite have greatly reduced corrosion rate. Also, nyquist diagrams indicated higher coating resistance for silicone-doped hydroxyapatite coated samples. Corrosion rate was reduced from 121.06 ?A/?cm?^2 for bare metal, to 4.38 ?A/?cm?^2 for the sample with silicone-doped hydroxyapatite coating. Utilizing higher concentrations of TEOS (15 mL/L) didn’t cause better corrosion properties, probably due to other silicate phases formed on the metal. Further reduction in corrosion rate was achieved through wire brushing the substrate surface before electrodeposition. It reduced the former 4.38 ?A/?cm?^2 corrosion rate to 2.37?A/?cm?^2 . It also improved the coating adhesion from 43.33 MPa for ground substrate surface to 48.52 MPa for wire-brushed substrate surfaces. Keywords: Magnesium, Nano-Hydroxyapatite, Silicone-doped, Pulse electrodeposition, Biodegredable implant.
