10082

10082

پوشش دهي منيزيم فلوئورآپاتيت روي فولاد زنگ نزن L316 و بررسي خواص پوشش

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد - بيومواد

خردادماه 1391

خردادماه 1391

حسينعلي پور- افتخاري يكتا

محمدحسين فتحي

چكيده فولاد زنگ¬نزن 316ال به خاطر خواص مكانيكي بالا و قيمت مناسب گزينه مناسبي براي كاشتني¬هاي دنداني و ارتوپدي است. اما سطح اين فولاد از لحاظ زيستي خنثي است و قابليت پيوند با بافت استخوان را ندارد و از طرف ديگر در محيط بدن مستعد به خوردگي حفره¬اي است. هدف از اين پژوهش تهيه منيزيم فلوئورآپاتيت با فرمول شيميايي Ca(10-x)Mgx(PO4)6F2 (x برابر با 0، 5 و 10 در نظر گرفته شد) توسط روش سل-ژل، پوشش¬دهي آن بر روي فولاد زنگ¬نزن 316ال و ارزيابي خواص زيستي و تاثير پوشش بر مقاومت خوردگي زيرلايه بود. از آزمون پراش پرتو ايكس(XRD) و طيف¬سنجي فروسرخ با تبديل فوريه(FTIR) براي تعيين فازها و گروه¬هاي عاملي پودر و پوشش¬هاي تهيه شده، استفاده شد. ميزان عناصر موجود در پودرها توسط طيف¬سنجي نشر نوري به روش پلاسماي زوج القايي(ICP-OES) و ميزان عناصر موجود در پوشش¬ها توسط طيف¬سنجي تفكيك انرژي پرتو ايكس(EDX) محاسبه شد. به منظور بررسي كيفيت سطحي پوشش¬هاي تهيه شده و همچنين بررسي سطح مقطع پوشش از ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) استفاده شد. به منظور ارزيابي زيست¬اضمحلالي و زيست¬فعالي، پوشش¬ها در محلول شبيه¬سازي شده بدن انسان (SBF) قرار گرفتند و پس از زمان¬هاي مختلف غوطه¬وري، ميزان يون¬هاي آزاد شده از پوشش توسط ICP-OES و ميزان آپاتيت-هاي رسوب كرده بر سطح پوشش¬ها توسط SEM بررسي شد. آزمون¬هاي الكتروشيمايي پلاريزاسيون پتانسوديناميك توسط دستگاه پتانسيواستات در دماي ˚C1±37، در محلول رينگر و سرم فيزولوژيك انجام شد و مقادير چگالي جريان خوردگي و ميزان يون-هاي فلزي آزاد شده از زيرلايه به درون محلول اندازه¬گيري¬شد. نتايج نشان داد كه منيزيم در ساختار فلوئورآپاتيت وارد شده است و جايگزين شدن منيزيم با كلسيم باعث كاهش پارامترهاي شبكه فلوئورآپاتيت شد. پودر و پوشش¬هاي عمليات حرارتي شده در˚C 600 داراي ابعاد نانومتري (حدود 40 نانومتر) و تك فاز بودند. با افزايش دماي عمليات حرارتي به 650 و˚C 700، اندازه¬دانه و ميزان كريستاله¬شدن پودرها افزايش يافت. در پودر منيزيم فلوئورآپاتيت با 10 درصد جايگزيني يون منيزيم و عمليات حرارتي شده در 650 و˚C 700، فاز Mg2P2O7 مشاهده شد. بررسي پارامترهاي مختلف در روش پوشش¬دهي به روش غوطه¬وري نشان داد كه زمان پير¬سازي، تعداد دفعات غوطه¬وري، ويسكوزيته سل و نحوه خشك كردن بر كيفيت نهايي پوشش موثر است. ضخامت بهينه براي رسيدن به پوشش بدون ترك حدود 10 ميكرون بود. افزايش منيزيم در ساختار پوشش¬ها باعث افزايش سرعت انحلال پوشش¬ها در SBF شد، از طرف ديگر ميزان رسوب آپاتيت بر سطح پوشش¬ها نيز با افزايش ميزان منيزيم، بيشتر شد. پوشش¬ منيزيم فلوئورآپاتيت مقاومت به خوردگي فولاد زنگ¬نزن316 ال را بهبود بخشيد و باعث كاهش چگالي جريان خوردگي و كاهش ميزان يون¬هاي فلزي آزاد شده از زيرلايه شد. واژه‌هاي كليدي : منيزيم فلوئورآپاتيت ، سل-ژل، پوشش¬دهي به روش غوطه¬وري، زيست¬فعالي، خوردگي در محيط فيزيولوژيكي