نشریه علوم و مهندسی سطح

نشریه علوم و مهندسی سطح

بررسی مقاومت به خوردگی پوشش نانوکامپوزیتی تیتانیم- هیدروکسی آپاتیت- اکسید گرافن کاهش یافته اعمال شده بر آلیاژ Ti-6Al-4V به روش رسوب دهی جرقه الکتریکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران
2 دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
هدف از این پژوهش اعمال پوشش نانو کامپوزیتی Ti/HA/rGO بر سطح آلیاژ Ti-6Al-4V و بررسی مورفولوژی، ریز‌ساختار و خواص خوردگی پوشش تهیه شده می‌باشد. برای این منظور پودر‌های تیتانیم، هیدروکسی آپاتیت و اکسید گرافن احیا شده با درصد‌های وزنی به ترتیب 70، 25، 5 با استفاده از آلیاژسازی مکانیکی ترکیب شده و در فرآیند تف جوشی پلاسمای جرقه‌ای در دمای 950 درجه سانتیگراد تف جوشی شد. پوشش دهی نانوکامپوزیت تهیه شده با روش رسوب دهی جرقه الکتریکی در سه پاس بر سطح آلیاژ Ti-6Al-4V انجام شد. در بررسی میکروسکوپی ریز‌ساختار و آنالیز فازی پراش اشعه ایکس پوشش متخلخل که شامل فاز‌های تیتانیم خالص، هیدروکسی آپاتیت و آناتاز شناسایی شد.؛ نتایج آزمون پلاریزاسیون، مقادیر پتانسیل جریان خوردگی و چگالی جریان خوردگی در نمونه پوشش داده شده را به ترتیب ولت و میلی آمپر بر میلی متر مربع و نرخ خوردگی میلی متر در سال را نشان می‌دهد؛ که بررسی آن در مقایسه با نتایج نمونه زیر لایه که در آن پتانسیل خوردگی، چگالی جریان خوردگی به ترتیب برابر با ولت و میلی آمپر بر میلی متر مربع و نرخ خوردگی میلی متر در سال است، افزایش مقاومت به خوردگی را در نتیجه اصلاح سطح با استفاده از پوشش نانو کامپوزیتی تیتانیم هیدروکسی آپاتیت اکسید گرافن احیا شده را نشان می‌دهد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Nichol T, Callaghan J, Townsend R, Stockley I, Hatton PV, Le Maitre C, et al. The antimicrobial activity and biocompatibility of a controlled gentamicin-releasing single-layer sol-gel coating on hydroxyapatite-coated titanium. The Bone & Joint Journal. 2021 1;103-B(3):522–9.
[2] Danilkowicz RM, Lachiewicz AM, Lorenzana DJ, Barton KD, Lachiewicz PF. Prosthetic Joint Infection After Dental Work: Is the Correct Prophylaxis Being Prescribed? A Systematic Review. Arthroplasty Today. 2021;7:69–75.
[3] Kaur M, Singh K. Review on titanium and titanium based alloys as biomaterials for orthopaedic applications. Materials Science and Engineering: C. 2019;102(102):844–62.
[4] Zaffe D, Bertoldi C, Consolo U. Accumulation of aluminium in lamellar bone after implantation of titanium plates, Ti–6Al–4V screws, hydroxyapatite granules. Biomaterials. 2004;25(17):3837–44.
[5] Engelhart S, Segal RJ. Allergic reaction to vanadium causes a diffuse eczematous eruption and titanium alloy orthopedic implant failure.. 2017 Apr;99(4):245–9.
[6] Biguetti CC, Cavalla F, Fonseca AC, Tabanez AP, Siddiqui DA, Wheelis SE, et al. Effects of Titanium Corrosion Products on In Vivo Biological Response: A Basis for the Understanding of Osseointegration Failures Mechanisms. Frontiers in Materials. 2021 14;8.
[7] Dalili F, Mehdinavaz Aghdam R, Soltani R, Saremi M. Corrosion, mechanical and bioactivity properties of HA-CNT nanocomposite coating on anodized Ti6Al4V alloy. Journal of Materials Science Materials in Medicine. 2022 26;33(4).
[8] Niespodziana K, Jurczyk K, Jurczyk M. Mechanical and Corrosion Properties of Titanium–Hydroxyapatite Nanocomposites. Solid State Phenomena. 2009;151:217–21.
[9] Lee JH, Shin YC, Lee SM, Jin OS, Kang SH, Hong SW, et al. Enhanced Osteogenesis by Reduced Graphene Oxide/Hydroxyapatite Nanocomposites. Scientific Reports. 2015;5(1).
[10] Malhotra R, Han Y, Nijhuis CA, Silikas N, Castro Neto AH, Rosa V. Graphene nanocoating provides superb long-lasting corrosion protection to titanium alloy. Dental Materials. 2021;37(10):1553–60.
[11] Malhotra R, Han YM, Morin JLP, Luong-Van EK, Chew RJJ, Castro Neto AH, et al. Inhibiting Corrosion of Biomedical-Grade Ti-6Al-4V Alloys with Graphene Nanocoating. Journal of Dental Research. 2020 6;99(3):285–92.
[12] Baheti W, ShangYi L, Mila N, Ma L, Amantai D, Sun H, et al. Graphene/hydroxyapatite coating deposit on titanium alloys for implant application. Journal of Applied Biomaterials & Functional Materials. 2023 1;21.
[13] Pal T, Sidhu HS, Singh H. Characterization and In Vitro Corrosion Investigations of Thermal Sprayed Hydroxyapatite and Hydroxyapatite-Titania Coatings on Ti Alloy. Metallurgical and Materials Transactions A. 2012 21;43(11):4365–76.
[14] Mahmoodi M, Hydari MH, Mahmoodi L, Gazanfari L, Mirhaj M. Electrophoretic deposition of graphene oxide reinforced hydroxyapatite on the tantalum substrate for bone implant applications: In vitro corrosion and bio-tribological behavior. Surface and Coatings Technology. 2021;424:127642.
[15] Stoch A, Jastrze ̧bskiW, Długoń E, Lejda W, Trybalska B, Stoch GH, et al. Sol–gel derived hydroxyapatite coatings on titanium and its alloy Ti6Al4V. Journal of Molecular Structure. 2005 1;744-747:633–40.
[16] Johnson RN, Sheldon GL. Advances in the electrospark deposition coating process. Journal of vacuum science & technology. 1986 1;4(6):2740–6.
[17] Wang J, Zhang M, Dai S, Zhu L. Research Progress in Electrospark Deposition Coatings on Titanium Alloy Surfaces: A Short Review. Coatings. 2023 21;13(8):1473–3.
[18] Barile C, Casavola C, Pappalettera G, Renna G. Advancements in Electrospark Deposition (ESD) Technique: A Short Review. Coatings (Basel). 2022 13;12(10):1536–6.
[19] Roostaei M, Aghajani H, Abbasi M, Abasht B. Formation of Al2O3/MoS2 nanocomposite coatings by the use of electro spark deposition and oxidation. Ceramics International. 2021 8;47(8):11644–53.
[20] Aghajani H, Hadavand E, Peighambardoust NS, Khameneh-asl S. Electro spark deposition of WC–TiC–Co–Ni cermet coatings on St52 steel. Surfaces and Interfaces. 2020;18:100392.
[21] Salmaliyan M, Malek Ghaeni F, Ebrahimnia M. Effect of electro spark deposition process parameters on WC-Co coating on H13 steel. Surface and Coatings Technology. 2017;321:81–9.
[22] Reeve JC, Bech-Nielsen G. The Stern-Geary method. Basic difficulties and limitations and a simple extension providing improved reliability. Corrosion Science. 1973 1;13(5):351–9.