بررسی اثر افزودن نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت بر رفتار خوردگی پوشش‌های سرامیکی اعمال شده بر آلیاژ منیزیم AZ31 به روش اکسیداسیون میکرو قوس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهرکرد

2 عضو هیأت علمی دانشگاه شهرکرد

3 عضو هیأت علمی دانشگاه یزد

4 عضو هیأت علمی دانشگاه بوعلی سینا همدان

چکیده

بهبود مقاومت به خوردگی یکی از اهداف اصلی کاشتنی‌های ارتوپدی است. هدف از این پژوهش بهبود کیفیت و ارتقای کارایی کاشتنی‌های آلیاژ منیزیم AZ31 از طریق اعمال پوشش‌های فسفاتی حاوی نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت و اکسید روی به روش اکسیداسیون میکرو قوس (MAO) است. برای این منظور ابتدا اثر افزودن نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت در حالت جریان ثابت ارزیابی شد. پس از آن پارامترهای مؤثر در این روش از جمله زمان و چرخه‌ی کار مورد مطالعه قرار گرفت. رفتار خوردگی نمونه‌ها با استفاده از آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول رینگر ارزیابی شد. بررسی‌های ریزساختاری و آنالیز فازی پوشش‌ها به‌ وسیله‌ی آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM/EDS) و پراش پرتو ایکس (XRD) قبل و بعد از آزمون خوردگی نشان دهنده‌ی عملکرد بهتر پوشش تولید شده در محلول حاوی 3 گرم بر لیتر حاوی نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت در مدت زمان 7 دقیقه و چرخه‌ی کار 50 درصد است.

کلیدواژه‌ها


  1. A. Keyvani, M. Zamani, A. Fattah-Alhosseini, S. Nourbakhsh, and M. Bahamirian, Microstructure and corrosion resistance of MAO coatings on AZ31 magnesium, Materials Research Express, 5(2018) 086510.
  2. B. Jiang and Y. Ge, Micro-arc oxidation (MAO) to improve the corrosion resistance of magnesium (Mg) alloys, in Corrosion Prevention of Magnesium Alloys, ed: Elsevier, (2013)163-196.
  3. B. M. Wilke, L. Zhang, W. Li, C. Ning, C.-f. Chen, and Y. Gu, Corrosion performance of MAO coatings on AZ31 Mg alloy in simulated body fluid vs. Earle's Balance Salt Solution, Applied Surface Science, 363(2016) 328-337.
  4. A. Keyvani, M. Zamani, M. Bahamirian, E. Nikoomanzari, A. Fattah-alhosseini, and H. Sina, Role of incorporation of ZnO nanoparticles on corrosion behavior of ceramic coatings developed on AZ31 Magnesium alloy by plasma electrolytic oxidation technique, Surfaces and Interfaces, 22 (2021) 100728.
  5. M. S. Joni and A. Fattah-alhosseini, Effect of KOH concentration on the electrochemical behavior of coatings formed by pulsed DC micro-arc oxidation (MAO) on AZ31B Mg alloy, Journal of Alloys and Compounds, vol. 661(2016) 237-244.
  6. T. S. Narayanan, I. S. Park, and M. H. Lee, Strategies to improve the corrosion resistance of microarc oxidation (MAO) coated magnesium alloys for degradable implants: Prospects and challenges, Progress in Materials Science, 60(2014) 1-71.
  7. Y. Wang, F. Wang, M. Xu, B. Zhao, L. Guo, and J. Ouyang, Microstructure and corrosion behavior of coated AZ91 alloy by microarc oxidation for biomedical application, Applied Surface Science, 255(2009)9124-9131.
  8. A. Bordbar-Khiabani, B. Yarmand, and M. Mozafari, Enhanced corrosion resistance and in-vitro biodegradation of plasma electrolytic oxidation coatings prepared on AZ91 Mg alloy using ZnO nanoparticles-incorporated electrolyte, Surface and Coatings Technology, 360(2019) 153-171.
  9. M. Roknian, A. Fattah-alhosseini, S. O. Gashti, and M. K. Keshavarz, Study of the effect of ZnO nanoparticles addition to PEO coatings on pure titanium substrate: microstructural analysis, antibacterial effect and corrosion behavior of coatings in Ringer's physiological solution, Journal of Alloys and Compounds, vol. 740(2018) 330-345.
  10. S. Stojadinović, N. Tadić, N. Radić, B. Grbić, and R. Vasilić, MgO/ZnO coatings formed on magnesium alloy AZ31 by plasma electrolytic oxidation: Structural, photoluminescence and photocatalytic investigation, Surface and Coatings Technology, 310(2017) 98-105.
  11. M.Canillas, P.Pena, A.de Aza, M.Angel Rodríguez, Calcium phosphates for biomedical applications, Boletin de la Sociedad Espanola de Ceramica y Vidrio,. 56(3) (2017) 91-112.

12.X. Lu, C. Blawert, Y. Huang, H. Ovri, M. L. Zheludkevich, and K. U. Kainer, "Plasma electrolytic oxidation coatings on Mg alloy with addition of SiO2 particles," Electrochimica Acta, 187(2016)20-33.

  1. Y. Wang, D. Wei, J. Yu, and S. Di, Effects of Al2O3 nano-additive on performance of micro-arc oxidation coatings formed on AZ91D Mg alloy, Journal of Materials Science & Technology, 30(2014) 984-990.
  2. A. Seyfoori, S. Mirdamadi, A. Khavandi, and Z. S. Raufi, Biodegradation behavior of micro-arc oxidized AZ31 magnesium alloys formed in two different electrolytes, Applied Surface Science, 261(2012) 92-100.
  3. A.Seyfoori, Sh.Mirdamadi, Z.S.Seyedraoufi, A.Khavandi, M.Aliofkhazraei, Synthesis of biphasic calcium phosphate containing nanostructured films by micro arc oxidation on magnesium alloy, Materials Chemistry and Physics, 142 (2013) 87-94.
  4. V.Dehnavi, Surface Modification of Aluminum Alloys by Plasma ElectrolyticOxidation Electronic Thesis and Dissertation Repository. Paper 2311, (2014).
  5. Gh. Barati Darband, M. Aliofkhazraei, P. Hamghalam, N. Valizade, Plasma electrolytic oxidation of magnesium and its alloys: Review Mechanism, properties and applicationsJournal of Magnesium and Alloys, 5 (2017) 74–132
  6. A. Fattah-alhosseini, M. Sabaghi , Effect of KOH concentration on the electrochemical behavior of coatings formed by pulsed DC micro-arc oxidation (MAO) on AZ31B Mg alloy, Journal of Alloys and Compounds, (2016) 237-244.
  7. R.O. Hussein, Plasma Process Control for Improved PEO Coatings on Magnesium Alloys, university of Windsor (Canada), AAT 3723784 (2015) 13-129.
  8. D. Sreekanth, D.Rameshbabu. Development and characterization of MgO/ hydroxyapatite composite coating on AZ31,magnesium alloy by plasma electrolytic oxidation coupled with electrophoretic deposition,Mater Lett, 68 (2012) 439–42.
  9. Zhang. L, Zhang. J, Chen. C. F, Y. Gu,    Advances in microarc oxidation coated AZ31Mg alloys for biomedical applications, Corrosion Science, 91 (2015) 7–28.