شماره ركورد
33961
پديد آورنده
فاطمه نظري
عنوان
ايجاد پوشش نانوساختار 2TiO روي آلياژ V4-Al6-Ti به روش آندايزينگ و بررسي مشخصات آن
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي - استخراج فلزات
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/5
استاد راهنما
دكتر حسين آقاجاني - دكتر سيد حسين سيدين
استاد مشاور
دكتر محمدرضا ابوطالبي
دانشكده
مهندسي مواد و متالورژي
چكيده
روش آندايزينگ الكتروشيميايي، يكي از روشهاي مرسوم پوششدهي فلزات مختلف از جمله تيتانيم و آلياژهاي آن است. از مزيتهاي اين روش نسبت به ساير روشها، ميتوان به ابعادپذيري، صرفه اقتصادي و قابليت اضافهكردن تركيبات دلخواه به ساختار، اشاره كرد. نتيجه اين فرآيند، ايجاد يك پوشش نانوساختار و بهبود خواص سطحي ماده براي كاربردهاي گوناگون از جمله كاربردهاي زيست پزشكي است. سه متغير زمان پوششدهي، ولتاژ اعمالي و غلظت يون فلوئور، به عنوان مولفههاي مورد بررسي، انتخاب شد. هر يك از متغيرها در دو سطح پايين و بالا 90 و 270 دقيقه، 20 و 30 ولت و 5/0 و 1 درصد وزني فلورايد آمونيم ارزيابي شد. در اين پژوهش پس از پوششدهي به روش آندايزينگ، با بررسي تصاوير حاصل از SEM، سه گروه مورفولوژي متفاوت در نمونهها مشاهده شد. گروه اول نمونهها با ساختار اكسيد سدي؛ گروه دوم نمونههاي داراي پوشش اكسيد تودهاي و گروه آخر، نمونههايي با حفرات سر باز بود. در نمونههاي حفرهدار، ميانگين قطر حفرات يكي از مولفههاي مورد توجه در انتخاب كاربرد نانوساختارهاي دي اكسيد تيتانيم است. كمينه و بيشينه ميانگين قطر مشاهده شده در نمونههاي اين پژوهش، به ترتيب 21 و 79 نانومتر است. همچنين با بررسي ساختار بلوري پوششهاي ايجادي و مقايسه آنها با نمونه فاقد پوشش، تشكيل دو فاز آناتاز و نورداسترانديت تاييد شد. يكي از نتايج اين پوششدهي، تغيير مقاومت سطح فلز زيرلايه نسبت به خوردگي و نيز سرعت خوردگي احتمالي آن در محلول شبيه سازي شده بدن است. در برخي از شرايط پوششدهي، اين مولفهها بهبود پيدا كرد و در برخي ديگر، كاهش مقاومت به خوردگي نسبت به زيرلايه، مشاهده شد. با توجه به شرايط متفاوت پوششدهي و غلبه نرخ واكنش انحلال يا تشكيل لايه اكسيدي در هر يك، اين اتفاق قابل پيشبيني بود. كمترين مقدار مشاهده شده براي چگالي جريان خوردگي 35/0 ميكروآمپر و بيشترين آن، 4/7 ميليآمپر است. نرخ خوردگي نمونه بهينه در محدوده 3-10 ميليمتر بر سال و نرخ خوردگي زيرلايه فاقد پوشش در محدوده 1-10 ميليمتر بر سال است. مقادير پتانسيل خوردگي براي نمونهها در محدوده 17/1- تا 05/0 ولت قرار دارد. اين مقادير نمايانگر تمايل لايه اكسيدي نسبت به واكنش خوردگي است و افزايش مقدار پتانسيل، نشانگر افزايش پايداري لايه است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/08/18
عنوان به انگليسي
Fabrication of TiO2 nanostructured coating on Ti-6Al-4V alloy by anodizing method and investigation of its characteristics
تاريخ بهره برداري
9/27/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فاطمه نظري
چكيده به لاتين
Electrochemical anodization is a conventional method for the surface modification of various metals, including titanium and its alloys, whose advantages over other techniques include scalability, cost-effectiveness, and the ability to incorporate desired compounds into the structure. This process results in the formation of a nanostructured coating, enhancing the materialʹs surface properties for various applications, particularly in the biomedical field. In this research, three variables anodization time, applied voltage, and fluoride ion concentration were selected for investigation, with each evaluated at low and high levels (90 and 270 minutes, 20 and 30 V, and 0.5 and 1 wt% of ammonium fluoride, respectively). Following anodization, analysis of SEM images revealed three different morphologies in the samples: the first group with a barrier oxide structure; the second with a bulk oxide coating; and the final group with open-pored structures. For the porous samples, where the average pore diameter is a key parameter for the application of titanium dioxide nanostructures, the minimum and maximum observed average diameters were 21 and 79 nm, respectively. Furthermore, crystallographic analysis of the created coatings, compared to the uncoated sample, confirmed the formation of anatase and nordstrandite phases. One of the outcomes of this coating is the alteration of the substrate metalʹs corrosion resistance and its corresponding corrosion rate in a Simulated Body Fluid. Under some coating conditions, these properties were improved, while in others, a decrease in corrosion resistance relative to the substrate was observed an outcome that was predictable given the competition between the rate of oxide layer formation and its chemical dissolution under each condition. The lowest observed value for corrosion current density (Icorr) was 0.35 µA and the highest was 7.4 mA. The corrosion rate of the optimal sample is in the range of 10-3 mm/year, and the corrosion rate of the uncoated substrate is in the range of 10-1 mm/year. The corrosion potential (Ecorr) values for the samples ranged from -1.17 V to 0.05 V; these values indicate the tendency of the oxide layer to corrode, with an increase in potential signifying greater layer stability.
كليدواژه هاي فارسي
آندايزينگ- آلياژ V4-Al6-Ti- نانوساختار- مقاومت به خوردگي- محلول شبيه سازي شده بدن.
كليدواژه هاي لاتين
Anodizing, Ti-6Al-4V Alloy, Nanostructure, Corrosion Resistance, Simulated Body Fluid.
Author
Fateme nazari
SuperVisor
Dr. Hossien Aghajani- Dr. Seyed Hossien Seyedein