نشریه علوم و مهندسی سطح

نشریه علوم و مهندسی سطح

بررسی رفتار خوردگی لایه نازک شیشه فلز پایه زیرکونیوم Zr30Cu20Al10Ag10Cr10Si10Br10 اعمال شده بر روی فولاد زنگ نزن ۳۱۶

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشگاه یزد دانشکده مهندسی معدن و متالورژی
2 دانشگاه صنعتی اصفهان دانشکده مهندسی مواد
چکیده
مطالعات نشان می دهد با اعمال پوشش های با ساختار آمورف بر روی ابزارهای جراحی می توان رفتار زیست سازگاری و مقاومت به خوردگی این ابزارها را افزایش داد. یکی از این پوشش ها ، پوشش های لایه نازک شیشه فلز پایه زیرکونیوم می باشد. لذا در این پژوهش، پس از بررسی تاثیر عناصر مختلف در رفتار زیست سازگاری و خوردگی پوششها، ابتدا آلیاژی با ترکیب شیمیایی Zr30Cu20Al10Ag10Cr10Si10Br10 طراحی و تولید شد. سپس لایه بسیار لایه نازکی از آلیاژ تولید شده بر روی زیر لایه فولاد زنگ نزن ۳۱۶ اعمال گردید. در ادامه میزان آب گریزی این پوشش و رفتار خوردگی آن در دو محیط محلول NaCl و محلول شبیه سازی شده بدن مورد مطالعه قرار گرفت . برای تولید آلیاژ اولیه از دستگاهSPS استفاده شد. در ادامه بوسیله دستگاه پوشش دهی نوع کندو پاش ، لایه های نازکی از آلیاژ مذکور بر روی زیر لایه فولاد ۳۱۶ ایجاد شد. بررسی های اولیه نشان داد که پوشش تولیدی دارای ساختار شیشه ای می باشند. آزمونهای انجام شده نشان داد که اعمال پوشش طراحی شده، بوسیله کاهش انرژی آزاد سطوح، باعث افزایش زاویه تماس و درنتیجه افزایش میزان آب گریزی سطوح و تبدیل سطح فولاد ۳۱۶ از آب دوست به آب گریز گردیده است. همچنین اعمال این پوشش به دلیل دارا بودن ساختار آمورف باعث افزایش مقاومت به خوردگی زیر در دو محیط محلول کلرور سدیم و محلول شبیه سازی شده بدن می گردد. بررسی سطوح خورده شده حاکی از وقوع پدیده خوردگی حفره ای برای پوشش ایجاد شده می باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


1- G.K. Dey, S. Banerjee, “Rapid solidification of zirconium-based alloys”, Bull. Mater. sci.,15 (1992) 543-556.
2- A. Inoue, “Influence of oxygen on the crystallization behavior of Zr65Cu27.5Al7.5 and Zr66.7 Cu33.3 metallic glasses”, Acta Mater., 48 (2000) 279-306.
3- F.X. Qin, X.M. Wang, G.Q. Xie, “Microstructure and electrochemical behavior of Ti-coated Zr 55 Al 10 Ni 5 Cu 30 bulk metallic glass”, Intermetallics, 17 (2009) 945–950.
4 -C.Y. Chuang, Y.C. Liao, J.W. Lee, C.-L. Li, J.G. Duh, Electrochemical characterization of Zr-based thin film metallic glass in hydrochloric aqueous solution, Thin Solid Films, 5291 (2013) 338-341.
5- Y. L. Deng, J.W. Lee, “The fabrication and property evaluation of Zr–Ti–B–Si thin film metallic glass materials”, Surface and Coatings Technology, 259 (2014) 115-122.
6- S.T. Rajan, M. Karthika, A. Bendavid, B. Subramanian, “Apatite layer growth on glassy Zr48Cu36Al8Ag8 sputtered titanium for potential biomedical applications”, Applied Surface Science, 369 (2016) 501-509.
7- B. Subramanian, S. Yugeswaran, A. Kobayashi, M. Jayachandran, “Fabrication of amorphous Zr48Cu36Al8Ag8 thin films by ion beam sputtering and their corrosion behavior in sbf for bio implants”, Journal of Alloys and Compounds, 572 (2013) 163-169.
8- B. Subramanian, “In vitro corrosion and biocompatibility screening of
Sputtered Ti40Cu36Pd14Zr10 thin film metallic glasses on steels”, Materials Science and Engineering, 47 (2015) 48–56.
9- T. Ishizaki, N. Saito N., “Rapid formation of a superhydrophobic surface on a magnesium alloy coated with a cerium oxide film by a simple immersion process at room temperature and its chemical stability” , Langmuir, 26 (2010) 9749-9755.
10- P. M. BarKhudarov, P.B. Shah, E.B. Watkins, D.A. Doshi, C. J. Brinker, J. Majewski , “Corrosion inhibition using superhydrophobic films”, Corrosion Science, 50 (2008) 897-902.
11- M. Yoldi, J. Garcia, R. Rodriguez, “Fabrication of superhydrophobic nanostructured films by physical vapour deposition”, Nanotech, 1(2010) 600-603.
12- J.H. Chu, J. Lee, C.C. Chang, Y.C. Chan, M.L. Liou, J.W. Lee, J.S.C. Jang, J.G. Duh, Antimicrobial characteristics in Cu-containing Zr-based thin film metallic glass, Surface & Coatings Technology, 259(2014) 87-93.
13- J. Lee, M.L. Liou, J.G. Duh, “The development of a Zr-Cu-Al-Ag-N thin film metallic glass coating in pursuit of improved mechanical, corrosion, and antimicrobial property for bio-medical application” , Surface and Coatings Technology, 310 (2017) 214-222.
14- Pakman Yiu, W. Diyatmika, N. Bönninghoff, Y.C. Lu, B.Z. Lai, J.P. Chu, “Thin film metallic glasses: Properties, applications and future”, Journal of Applied Physic, 127 (2020) 1-16.
16- P.-C. Wang, J.-W. Lee, Y.-Ch. Yang, B.-S. Lou, Effects of silicon contents on the characteristics of Zr–Ti–Si–W thin film metallic glasses, Thin Solid Films, 618 (2016) 28-35.
17- B. Prakash, K. Hiratsuka, Sliding wear behavior of some Fe-, Co- and Ni-based metallic glasses during rubbing against bearing steel, Tribol. Lett., 8 (2000) 153–160.
18- K. Habib., K. Moore, R. Nessler, V. Eling, C. Wu, “Properties and structures of Fe-based metallic glasses”, Mater. Charact., 35 (1995) 153–164.
19- C.A.C. Souza, D.V. Ribeiro, C.S. Kiminami, Corrosion resistance of Fe-Cr-based amorphous alloys: An overview, J. Non-Cryst. Solids, 442 (2016) 56-66
 
20- S.T. Rajan, Mi. Das, P. Sasi Kumar, A. Arockiarajan, B. Subramanian, Biological performance of metal metalloid (TiCuZrPd:B) TFMG fabricated by pulsed laser deposition, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 202 (2021), 111684.
 
21- A. K. Kota, G. Kwon, and A. Tuteja, The design and applications of superomniphobic surfaces, NPG Asia Materials, 6 (2014) 1-16.
22- Y.Y. Chu, Y.S. Lin, C.M. Chang, J.-K. Liu, C.H. Chen, J.C. Huang, Promising antimicrobial capability of thin film metallic glasses, Materials Science and Engineering, 36 (2014) 221-225.
 23- G.S. Kaliaraj, A. Ramadoss, M. Sundaram, S. Balasubramanian, J. Muthirulandi, Studies of calcium-precipitating oral bacterial adhesion on TiN, TiO2 single layer, and TiN/TiO2 multilayer-coated 316L SS, Journal of Materials Science, 49(2014) 7172–7180.