طراحی پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روی آلیاژ Ti-30Zr-5Mo و ارزیابی مقاومت خوردگی در محیط شبیه‌ساز بدن

نوع: Type: پایان نامه

مقطع: Segment: کارشناسی ارشد

عنوان: Title: طراحی پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی روی آلیاژ Ti-30Zr-5Mo و ارزیابی مقاومت خوردگی در محیط شبیه‌ساز بدن

ارائه دهنده: Provider: آیدا سلطانی سیف - مهدسی مواد

اساتید راهنما: Supervisors: دکتر آرش فتاح‌الحسینی

اساتید مشاور: Advisory Professors: دکتر راضیه چهارمحالی

اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر امید ایمانطلب و دکتر مزدک ایزدی

زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 10 - 1405/7/19

مکان ارائه: Place of presentation: سالن کنفرانس

چکیده: Abstract: چکیده: در این پژوهش، پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) بر روی آلیاژ تیتانیم Ti–30Zr–5Moدر الکترولیت قلیایی ایجاد شدند. اثر چگالی جریان (۴۰، ۸۰ و ۱۲۰ میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع)، زمان فرایند (۵، ۷ و ۹ دقیقه)، چرخه کاری (۲۰، ۵۰ و ۸۰ درصد) و فرکانس (۱۰، ۱۰۰ و ۱۰۰۰ هرتز) بر ریزساختار، ترکیب فازی و رفتار خوردگی پوشش‌ها بررسی شد. ریزساختار و ترکیب شیمیایی نمونه¬های پوشش‌داده‌شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف¬سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDS) و طیف‌سنجی فوتوالکترون پرتو ایکس ((XPS مورد آنالیز قرارگرفت. به منظور مطالعه رفتار خوردگی پوشش¬های ایجاد شده در شرایط مختلف از آزمون¬های طیف¬سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول شبیه¬ساز بدن (رینگر) استفاده شد. در بررسی اثر چگالی جریان، نمونه 80 میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع با تخلخل سطحی 5/33 درصد، کمترین درصد تخلخل و متراکم‌ترین ریزساختار را نشان داد. این نمونه همچنین از بالاترین مقاومت لایه‌های داخلی و خارجی و کمترین چگالی جریان خوردگی برخوردار بود. الگوهای پراش پرتو ایکس تشکیل فازهای آناتاز و روتیل TiO₂، اکسید زیرکونیوم مونوکلینیک و ZrTiO₄ را در تمامی نمونه‌ها نشان دادند؛ در عین حال، پیک‌های مربوط به فازهای α و β زیرلایه نیز حفظ شدند. در بررسی زمان فرایند، پوشش ایجادشده طی ۷ دقیقه کمترین تخلخل سطحی و یکنواخت‌ترین ریزساختار را نشان داد و از بیشترین مقاومت لایه‌های داخلی و خارجی، کمترین چگالی جریان خوردگی و مثبت‌ترین پتانسیل خوردگی برخوردار بود. در شرایط چرخه کاری ۵۰ درصد نیز، ریزساختاری یکنواخت و متراکم حاصل شد و بیشترین مقاومت لایه‌های داخلی و خارجی و کمترین چگالی جریان خوردگی به دست آمد. همچنین، در فرکانس ۱۰۰۰ هرتز، پوشش تشکیل‌شده دارای ریزساختاری متراکم و یکنواخت بود و کمترین چگالی جریان خوردگی و مثبت‌ترین پتانسیل خوردگی را نشان داد. تحلیل XPS تشکیل یک لایه اکسیدی چندجزئی حاوی TiO₂، ZrO₂، MoO₃ و MoO₂ را تأیید کرد. حالت‌های اکسایش غالب شامل Ti⁴⁺، Zr⁴⁺ و حالت‌های مختلط Mo⁶⁺/Mo⁴⁺ بودند. حضور اکسیدهای پایدار دی‌اکسید تیتانیوم و دی‌اکسید زیرکونیوم، نشان‌دهنده پایداری شیمیایی مناسب لایه اکسیدی و نقش آن در بهبود مقاومت به خوردگی پوشش است. این یافته‌ها نشان می‌دهند که پوشش‌های اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی رویکردی مؤثر برای افزایش قابل‌توجه مقاومت به خوردگی آلیاژ Ti–30Zr–5Mo است و در نتیجه کاربرد زیست‌پزشکی آن را گسترش می‌دهد.