عنوان پایان‌نامه
ایجاد پوشش های نانو ساختار بیوسرامیکی حاوی هیدروکسی آپاتیت بر روی آلیاژ
- رشته تحصیلی
- مهندسی مواد-خوردگی‌وحفاظ‌ت‌ازمواد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 45743;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: TN 835
- تاریخ دفاع
- ۰۷ شهریور ۱۳۸۹
- دانشجو
- مانی منتظری
- استاد راهنما
- چنگیز دهقانیان
- چکیده
- اعمال پوشش¬های بیوسرامیکی حاوی تیتانیا و هیدروکسی آپاتیت روی آلیاژهای تیتانیم، باعث افزایش چشم¬گیر مقاومت به خوردگی و زیست¬سازگاری این آلیاژها می¬شود. یکی از روش¬های اعمال این پوشش¬ها استفاده از اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) است، که ایجاد پوشش¬هایی با ضخامت کافی و چسبندگی مناسب می¬کند. در این تحقیق، ابتدا از عملیات هیدروترمال روی پوشش تیتانیا ایجاد شده توسط فرآیند PEO در الکترولیت حاوی کلسیم و فسفر روی آلیاژ Ti-6Al-4V، جهت ایجاد هیدروکسی آپاتیت استفاده شد. در روش دوم، با افزایش غلظت الکترولیت تا مقدار بهینه و افزایش ولتاژ و زمان، هیدروکسی آپاتیت به همراه تیتانیا به¬طور مستقیم و بدون عملیات تکمیلی، توسط فرآیند PEO ایجاد شد. مورفولوژی و سطح مقطع پوشش¬ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، ترکیب شیمیایی توسط آنالیز پراش اشعه ایکس، توپوگرافی و زبری توسط آنالیز میکروسکوپی نیروی اتمی بررسی شد و سختی پوشش توسط نانوسختی سنجی تعیین شد. همچنین رفتار خوردگی پوشش¬ها توسط آزمایش پلاریزاسیون و طیف¬نگاری امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی¬ها نشان داد، هیدروکسی آپاتیتی که به طور مستقیم توسط فرآیند PEO ایجاد شده است دارای زبری و سختی بیشتری بوده و ایجاد پوشش-های با ضخامت بیشتر، توسط افزایش زمان فرآیند امکان¬پذیر است. از طرف دیگر با تغییر زمان عملیات هیدروترمال می¬توان مقادیر مختلفی از سطح متخلخل تیتانیا را در کنار سطح پوشیده از هیدروکسی آپاتیت داشت. همچنین ایجاد پوشش¬های بیوسرامیکی توسط هر دو روش، رفتار خوردگی آلیاژ تیتانیم را در محیط¬های شبیه¬سازی شده بدن، به میزان قابل توجهی افزایش می-دهند. واژه¬های کلیدی: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی، عملیات هیدروترمال، Ti-6Al-4V، هیدروکسی آپاتیت، خواص خوردگی.
- Abstract
- Formation of bioceramic films containing titania and hydroxyapatite on titanium alloys, significantly improve their corrosion behavior and biocompatibility. Plasma electrolytic oxidation (PEO) process is a technique to produce dense and thick coatings. In this research, initially a hydrothermal treatment was carried out on the samples which previously were coated by titania via PEO technique. In the second technique, voltage and time were increased in optimum concentration to form hydroxyapatite and titania directly on the samples. The surface morphology, thickness and phase composition of the coatings were investigated using scanning electron microscope and X-ray diffraction. Atomic force microscopy and nano indentation were utilized to characterize topography, roughness and hardness of the coatings. In addition, corrosion behavior of the coatings, were examined by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy. It was found that hydroxyapatite which formed directly by PEO process, had more roughness and hardness than those formed by hydrothermal treatment. In addition, in PEO process, it was possible to produce a thicker coating by rising the processing time. In the other word, the advantage of hydrothermal technique was that, in different process times, different amount of porous titania were covered by hydroxyapatite. Bioceramic films which were formed by both techniques improved corrosion resistance of titanium alloy in the simulated body fluids. Keywords: Plasma electrolytic oxidation (PEO); Hydrothermal treatment; Ti-6Al-4V; Hydroxyapatite; Corrosion properties.
