بررسی ریزساختار و خواص خوردگی پوشش HA-TiO2 ایجاد شده توسط روش سل- ژل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی مواد و متالورژی، واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران

چکیده

ایمپلنت های فلزی به دلیل خواص مکانیکی مناسب به طـور گـسترده در حوزه های پزشکی و دندان پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند. استفاده از این ایمپلنت هـا در محـیط خورنـده بـدن مـشکلات زیادی از جمله محصولات ناشی از خوردگی دارد که سبب عفونت شده و موجب عدم کارآیی آن‌ها در محیط بدن می‌گردد. در این تحقیق ازروش سل- ژل برای اعمال پوشش هیدروکسی آپاتیت/دی اکسید تیتانیوم بر روی فولاد زنگ نزن 316 استفاده شد. کلیه نمونه ها با سرعت cm/min۱۰ و pH برابر با 7 به عنوان شرایط بهینه پوشش داده شدند و سپس مقاومت به خوردگی پوشش‌ها در‌ محلول رینگر با استفاده از روش پلاریزاسیون دینامیکی و امپدانس مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب پوشش‌ها‌ توسط XRD، EDX،FTIR آنالیز شد. همچنین مورفولوژی پوشش به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) تعیین گردید. نتایج تحقیق نشان داد که پوشش های HA و TiO2 خالص و نانوکامپوزیت HA/TiO2 با مقدارهای 75 و 50، 25 درصد TiO2 بر روی زیرلایه فولاد 316 با ضخامت یکنواخت وجود دارد. نتایج حاصل از تصاویر FESEM نشان داد سل هیدروکسی آپاتیت و دی اکسید تیتانیوم بر روی آلیاژ فولاد ۳۱۶ دارای پوشش یکنواخت و متراکم تر می باشد و با افزایش درصد تیتانیوم دی اکسید در نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت/ دی اکسید تیتانیوم از ٪۲۵ به ٪۵۰ و سپس به ٪۷۵ نانو ذرات ریزتر شده و پوشش متراکم تر می‌گردد. آزمون‌های خوردگی نشان داد که مقاومت به خوردگی فولاد زنگ نزن ۳۱۶ با پوشش نانوکامپوزیت HA/TiO2 با افزایش درصد مقدار TiO2 در پوشش بیشتر می شود.

کلیدواژه‌ها


1. Hench, L.L. and J.M. Polak, Third-generation biomedical materials. Science, 2002. 295(5557)(2002)1014-1017.
2. Ramakrishna, S., et al., Biomedical applications of polymer-composite materials: a review. Composites science and technology, 2001. 61(9)(2001) 1189-1224.
3. Niinomi, M., Recent metallic materials for biomedical applications. Metallurgical and materials transactions A, 33(3)(2002)477.
4. Niinomi, M., Mechanical properties of biomedical titanium alloys. Materials Science and Engineering: A, 1(1-2)(2008) 231-236.
5. Mahzoon, F., M. Bahrololoom, and S. Javadpour, Optimisation of novel bath for plasma electrolytic nitrocarburising of 316L stainless steel and study of tribological properties of treated steel surfaces. Surface Engineering, 2 (8)(2009)628-633.
6. Dewidar, M.M., K.A. Khalil, and J. Lim, Processing and mechanical properties of porous 316L stainless steel for biomedical applications. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 17(3)(2007)468-473.
7. Gurappa, I., Development of appropriate thickness ceramic coatings on 316 L stainless steel for biomedical applications. Surface and Coatings Technology, 161(1)(2002)70-78.
8. Barati Darband, G., et al., Plasma electrolytic oxidation of magnesium and its alloys: Mechanism, properties and applications. Journal of Magnesium and Alloys, 5(1) (2017) 74-132.
9. Yerokhin, A., et al., Duplex surface treatments combining plasma electrolytic nitrocarburising and plasma-immersion ion-assisted deposition. Surface and Coatings Technology, 142(2001)1129-1136.
10. Hui, P., et al., Synthesis of hydroxyapatite bio-ceramic powder by hydrothermal method. Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, 9(08)(2010) 683.
11. Balamurugan, A., et al., In vitro biological, chemical and electrochemical evaluation of titania reinforced hydroxyapatite sol–gel coatings on surgical grade 316L SS. Materials Science and Engineering: C, 27(1)(2007) 162-171.
12. Cannillo, V., L. Lusvarghi, and A. Sola, Production and characterization of plasma-sprayed TiO2–hydroxyapatite functionally graded coatings. Journal of the European Ceramic Society, 28(11)(2008) 2161-2169.
13. Cantaragiu, A., et al., Electrophoretic synthesis and characterization of bioactive HAp/TiO2 thin films coated on stainless steel. Journal of Optoelectronics and Advanced Materials, 12(4)(2010) 913.
14. Liu, D., H. Chou, and J. Wu, Plasma-sprayed hydroxyapatite coating: effect of different calcium phosphate ceramics. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 5(3)(1994)147-153.
15. Kim, H.-W., et al., Hydroxyapatite coating on titanium substrate with titania buffer layer processed by sol–gel method. Biomaterials, 25(13)(2004)2533-2538.
16. Stansbury, E.E. and R.A. Buchanan, Fundamentals of electrochemical corrosion. 2000: ASM international.
17. Jüttner, K. and W. Lorenz. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) of corrosion processes on inhomogeneous surfaces. in Materials Science Forum. 1989. Trans Tech Publ.