مسعود رکنیان

مسعود رکنیان


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print


 

دانشکده فنی و مهندسی

گروه مواد

دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مواد گرایش شناسایی و انتخاب مواد

عنوان:

پوشش­دهی اکسیدی تیتانیم خالص تجاری  به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی در حمام فسفاتی حاوی نانوذرات اکسید روی

 

 استاد راهنما:

دکتر آرش فتاح الحسینی

 

اساتید مشاور:

دکتر سید امید گشتی

 دکتر محسن کشاورز خوراسگانی

 

پژوهشگر:

مسعود رکنیان

17 /11/ 1396  ساعت 14

 

Faculty of Engineering    

Department of Materials Engineering

 

Thesis submitted for Master of Science in the Field of Materials Selection for Engineering Design

 

Title 

 

Oxide coating of commercial titanium by plasma electrolytic oxidation in a phosphate electrolytic containing zinc oxide nanoparticles

 

Supervisor:

 

Arash Fattah-Alhosseini (Ph.D)

 

Advisors:

Seyed Omid Gashti (Ph.D)

Mohsen Keshavarz Khorasgani (Ph.D)

  

By:

Masoud roknian

 

February, 6, 2018

 

چکیده:

در این پژوهش، به بررسی اثر حمام فسفاتی و نانوذرات اکسید روی در فرآیندهای پوشش‏دهی به روش اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) روی زیرلایه تیتانیم خالص تجاری و در شرایط جریان ثابت (10 آمپر بر سانتی متر مربع) پرداخته شده است. به منظور دست­یابی به شرایط بهینه از پنج فرآیند مختلف شامل بررسی اثر غلظت نمک پایه فسفات­‏سدیم، اثر غلظت نمک افزودنی هیدروکسید‏­سدیم، دوره­کاری، فرکانس پوشش­دهی و در نهایت اثر غلظت نانو ذرات اکسید روی بر ریزساختار، رفتار خوردگی و خاصیت آنتی­باکتریالی پوشش‏ها مطالعه شد. رفتار خوردگی نمونه‏ها با استفاده از آزمون‏های طیف‏سنجی امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول خورنده رینگر ارزیابی شد. همچنین برای بررسی رفتار آنتی­باکتریالی، پوشش­ها با دو باکتری گرم منفی اشرشیا ­کلای و گرم مثبت استافیلو­کوکوس­ اورئوس در دمای 37 درجه سانتی گراد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون‏های ریزساختاری و خوردگی نمونه‏ها در دو فرآیند اول نشان داد که استفاده از غلظت 20 گرم بر لیتر از نمک پایه فسفات‏سدیم و 4 گرم بر لیتر نمک افزودنی هیدروکسید‏سدیم در حمام پوشش‏دهی پایه فسفات بهترین رفتار ریزساختاری و خوردگی را دارد. نتایج خوردگی حاکی از کاهش 92 درصدی چگالی جریان خوردگی بود. در ادامه با بررسی پارامتر­های الکتریکی مشخص شد نمونه پوشش­ داده شده در فرکانس 2000 هرتز و دوره­کاری 80 درصد بهترین رفتار خوردگی و ریزساختاری را به همراه داشت.  همچنین نتایج حاصل از آزمون‏های ریزساختاری و خوردگی نمونه‏های حاوی نانو ذرات اکسید روی نشان داد با افزودن نانوذرات تا غلظت 15 گرم بر لیتر موجب کاهش میانگین اندازه حفرات، افزایش شدید مقاومت به خوردگی و کاهش 139 درصدی چگالی جریان خوردگی در مقایسه با زیرلایه تیتانیمی بود. نتایج حاصل از آنالیز نقشه عنصری از سطح و سطح مقطع پوشش­ها حاکی از توزیع یکنواخت عناصر تشکیل دهنده پوشش و به خصوص نانوذرات اکسید روی در سرتاسر پوشش بود. همچنین نتایج آزمون آنتی­باکتریالی پوشش­ها حاکی از عملکرد بسیار عالی نمونه­های پوشش داده شده در مواجهه با دو باکتری گرم منفی اشرشیا­ کلای و گرم مثبت استافیلو­کوکوس­ اورئوس بود. این عملکرد بدین گونه بود که حمام پوشش­دهی حاوی 15 گرم بر لیتر نانو­ذرات اکسید روی تقریبا رشد و وجود هر دو باکتری را مهار کرد. 

 

واژه­های کلیدی: تیتانیم خالص تجاری؛ اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی؛ طیف‏سنجی امپدانس الکتروشیمیایی؛ پلاریزاسیون پتانسیودینامیک؛ خوردگی؛ آنتی­باکتریالی.

 

Abstract:

In this research, the effect of phosphate bath and ZnO nanoparticles on the microstructure and corrosion behavior of coatings prepared on the pure titanium by Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) processes were investigated. To identify the optimum conditions, the effect of concentration of phosphate bath, concentration of additive hydroxide sodium (NaOH), duty cycle, coating frequency and the content of ZnO nanoparticles on the microstructure, corrosion antibacterial properties of coatings were investigated. Field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray diffraction (XRD) analysis and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) were used, to investigate the microstructure and chemical composition of coatings. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization tests in Ringer solution were used, to study the corrosion behavior of coatings. In addition, to investigate the antibacterial properties of coatings, the antibacterial tests were performed with two bacteria of gram-positive (Staphylococcus aureus) and gram-negative (Escherichia coli) at 37 . Microstructural and corrosion analyses indicated that the optimal corrosion properties of coatings were achieved by using concentration of 20 g/l and 4 g/l for phosphate bath and additive NaOH, respectively. Moreover, the findings revealed that the best corrosion properties were achieved at frequency of 2000 and duty cycle of 80%. The elemental maps of surface and cross-section of coating demonstrated that elements were homogenously distributed. Furthermore, results showed that the concentration of the ZnO nanoperticles has a significant effect on the corrosion properties of coatings. Generally, results of antibacterial test revealed the excellent performance of coatings in both two bacteria. Antibacterial effect of coatings can be attributed to the presence of Anatase and Rutile phases in coatings

 

مشخصات فردي

نام و نام خانوادگي : مسعود رکنیان

تاريخ تولد: 04/09/1370

محل تولد : همدان

وضعيت تاهل : مجرد

وضعت نظام وظيفه : معافيت موارد خاص

آدرس محل سكونت : همدان ورودی شهرک مدرس ساختمان پارس واحد 1

تلفن همراه :09308110257

آدرس پست الكترونيكي: roknianm@yahoo.com

سوابق تحصیلی:

مدرک تحصیلی

رشته

موسسه

معدل

کارشناسی

مهندسی متالورژی

دانشگاه بوعلی سینا

2/15

کارشناسی ارشد

مهندسی متالورژی- شناسایی و انتخاب مواد

دانشگاه بوعلی سینا

40/16

 

سوابق تحقيقاتي:

عنوان

سال

بررسی رفتار خوردگی زیرکونیم در محلول­های اسیدی و بازی

1393

بررسی اثر فرایند اصطکاکی اغتشاشی بر خواص مواد و کامپوزیت­های تولیدی با این روش

1394

بررسی رفتار خوردگی پوشش­­های بیولوژیک در محیط شبیه ساز بدن

1395

بررسی اثر فرایند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در صنایع هوافضا

1396

 

مقالات علمی:

عنوان

مجله

بهبود رفتار خوردگی تیتانیم خالص تجاری به روش پوشش­دهی اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی در محلول شبیه ساز بدن

هفدهمین  سمینار ملی مهندسی سطح

بررسی ریزساختار و رفتار خوردگی پوشش سرامیکی ایجاد شده در محیط شبیه ساز بدن

علوم و مهندسی خوردگی

Fabrication of hybrid nanocomposite Al2024/Gr/ZrO2 via friction stir processing and evaluation effect role of hybrid ratio in mechanical and wear properties

Mechanical Engineering Modares

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

Plasma Electrolytic Oxidation Coatings on Pure Ti Substrate: effects of Na3PO4 concentration on morphology and corrosion behavior of coatings in Ringer’s physiological solution

Journal of Materials Engineering and Performance

عضویت در انجمن­ها:

عضویت در اتاق بازرگانی استان همدان

انجمن جوشکاری استان همدان

انجمن مهندسی خوردگی ایران

انجمن مهندسی سطح ایران

 

سوابق اجرایی:

مسئول فنی برگزیده از طرف وزارت علوم و تحقیقات در جشنواره حرکت و کارآفرینی

مسئول آموزش انجمن ارتباط با صنعت دانشگاه بوعلی سینا

کارآموزی : فولاد ویان استان همدان

مهارت وتوانمنديها :

آشنایی با نرم افزار طراحی اتوکد ( AutoCAD ) و سالید ورک (SolidWorks)

آشنایی با نرم افزار آباکوس

آشنایی با تست­های خوردگی و الکتروشیمیایی

آشنايي با تست هاي غيرمخرب در جوشکاری

آشنايي با دستگاهاي آناليز كمي و كيفي مواد

آشنايي با آلياژهاي غیرآهنی

آشنايي با فرآيندهاي فولادسازي

آشنايي با تجهيزات فولادسازي

تسلط كافي به منابع و پايگاه هاي اطلاعاتي و جستجوي اينترنتي

تسلط كافي به نرم افزارهاي Office (Word, Excel, Power Point, Outlook)

تسلط كافي به نرم افزارهاي گرافيكي (Photoshop, Paint)

تسلط كافي به زبان انگليسي ) مكالمه، ترجمه، درک مطلب(

تسلط كافي در ترجمه متون تخصصي مهندسي مواد و متالورژي