ایجاد پوشش‌های حاوی تیتانیا و هیدروکسی آپاتیت روی آلیاژTi-6Al-4V توسط فرآیندPEO و عملیات تکمیلی هیدروترمال و بررسی خواص خوردگی آن در محیط شبیه‌سازی شده بدن

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

چنگیز دهقانیان ¹ (نویسنده)
مهدی شکوه فر ² (نویسنده)
علی برادران گورانی ³ (نویسنده)
مانی منتظری ⁴ (نویسنده)

تاريخ الإرسال : 19 الأربعاء , ربيع الأول, 1437 تاريخ التأكيد : 19 الأربعاء , ربيع الأول, 1437 تاريخ الإصدار : 14 الخميس , شوال, 1431

الکلمات المفتاحية: هیدروکسی آپاتیت, اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی, عملیات گرمابی, Ti-6Al-4V, خواص خوردگی,

ملخص المقالة :

پوشش های بیوسرامیکی حاوی تیتانیای متخلخل در کنار سطح پوشیده از هیدروکسی آپاتیت باعث افزایش چشم گیر مقاومت به خوردگی و زیست سازگاری آلیاژهای تیتانیم می شود. در این پژوهش ابتدا از فرآیند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) در زمان ها و ولتاژهای گوناگون جهت ایجاد تیتانیای حاوی کلسیم و فسفر روی آلیاژ Ti-6Al-4V استفاده شد. سپس نمونه ی بهینه، در زمان های گوناگون مورد عملیات گرمابی قرار گرفت، تا کریستال های هیدروکسی آپاتیت در تخلخل های تیتانیا جوانه زند. ریخت شناسی و سطح مقطع پوشش ها به وسیله ی میکروسکوپی الکترونی روبشی، ترکیب شیمیایی به وسیله ی تجزیه ی پراش پرتو ایکس، پستی و بلندی به وسیله ی میکروسکوپی نیروی اتمی و سختی به وسیله ی نانوسختی سنجی تعیین شدند. هم چنین، رفتار خوردگی پوشش ها به وسیله ی آزمایش های پلاریزاسیون و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی ها نشان دادند که عملیات گرمابی روی نمونه ی بهینه، به تشکیل فاز کریستالی هیدروکسی آپاتیت روی تخلخل های تیتانیا منجر می شود. کریستال های ایجاد شده دارای شکل کلوخه ای و ابعاد نانومتری هستند. هم چنین، پوشش های ایجاد شده مقاومت به خوردگی زیرلایه ی تیتانیمی را در محیط شبیه سازی شده بدن به مقدار شایان توجهی افزایش می دهند
 

المصادر:

1- Anita, V., Saito, N. and Takai, O. 2006. Micro-arc plasma treatment of titanium and aluminum surfaces in electrolytes. Thin Solid Films. 506-507: 364-368.

2- Barchiche, C.E., Rocca, E. and Hazan, J. 2008. Corrosion behaviour of Sn-containing oxide layer on AZ91D alloy formed by plasma electrolytic oxidation. Surface and Coatings Technology. 202:4145-4152.

3- Gu, W.C., Lv, G.H., Chen, H., Chen, G.L., Feng, W.R., Zhang, G.L. and Yang, S.Z. 2007. Investigation of morphology and composition of plasma electrolytic oxidation coatings in systems of Na₂SiO₃–NaOH and (NaPO₃)₆–NaOH. Journal of Materials Processing Technology. 182: 28-33.

4- Kasuga, T., Kondo, H. and Nogami, M. 2002. Apatite formation on TiO₂ in simulated body fluid. Journal of Crystal Growth. 235: 235–240.

5- Liu, D.M. 1996. Fabrication and characterization of porous hydroxyapatite granules. Biomnteriols. 17:1955-1957.

6- Liu, F., Wang, F., Shimizuc, T., Igarashic, K. and Zhao, L. 2005. Formation of hydroxyapatite on Ti–6Al–4V alloy by microarc oxidation and hydrothermal treatment. Surface & Coatings Technology. 199:220–224.

7- Manoa, T., Ueyamab, Y., Ishikawac, K., Matsumuraa, T. and Suzukic, K. 2002. Initial tissue response to a titanium implant coated with apatite at room temperature using a blast coating method. Biomaterials. 23:1931–1936.

8- Oshida, Y. 2007. Bioscience and Bioengineering of Titanium Materials. Elsevier BV. First edition.

9- Sun, J., Han, Y. and Huang, X. 2007. Hydroxyapatite coatings prepared by micro-arc oxidation in Ca- and P-containing electrolyte. Surface & Coatings Technology. 201:5655–5658.

10- Yang, X., Yu, S. and Li, W. 2009. Preparation of bioceramic films containing hydroxyapatites on              Ti–6Al–4V alloy surfaces by the micro-arc oxidation technique. Materials Research Bulletin. 44: 947– 949.