Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Atapoor,Hossein Edris
مسعود عطاپور (استاد راهنما) حسين ادريس (استاد راهنما)
 
STUDENT
Masumeh Alaei Avargani
معصومه علائي اورگاني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Evalution of corrosion and bioactivity behavior of chitosan-bioactive glass nanocomposite coatings on AZ91 magnesium alloy by electrophoretic deposition method
The purpose of this study was to optimize the biodegradability, bioactivity of magnesium alloy without anodized and anodized using nanocomposite coating of chitosan-bioactive glass by electrophoretic deposition and to study the amount of bioactive glass on coating behavior. In order to achieve this goal, first, nanopowder of bioactive glass was synthesized by sol-gel method. Then, the coating of chitosan-bioactive glass with different concentrations of bioactive glass (0.4, 0.8 and 1.2 g / l) at a voltage of 10 volts over a period of five minutes by electrophoretic deposition on magnesium alloy applied. Characterization of nanoparticles of bioactive glass and coatings was performed using scanning electron microscopy (SEM) equiped with Energy Dispersive Spectroscopy Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, (EDS), X-ray diffraction (XRD) and Fourier Transform infrared Spectroscopy (FTIR). Hydrophobicity and roughness of coating surfaces were evaluated using roughness and wetting angle measurements, respectively. Investigating the adhesion of coatings to the substrate did using a tensile strength test. The biodegradability of coatings in the short term was evaluated using potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy tests. Biodegradability and bioactivity evaluation of coatings did over a period of 7 days by immersion of samples in a fluid body simulated solution (SBF) and determination of hydroxyapatite formation on the surface of coatings did using SEM equipped with EDS, XRD and FTIR. The results of the morphology of the coatings showed that by reducing the amount of bioactive glass, a more uniform coating would be created. All coatings showed good adhesion strength and the coating containing 0.4g/l of bioactive glass exhibited the highest adhesion strength. The roughness test also showed that by decreasing the amount of bioactive glass, the roughness of the coating surface decreases. The wettability test showed an increase of hydrophobicity coating by increasing the amount of bioactive glass. Also, the results of electrochemical corrosion tests showed that all coatings can control the degradability of magnesium alloy, however, the coating containing 0.4 g / l of bioactive glass showed better corrosion resistance. Therefore, the coating containing 0.4 g / l of bioactive glass was selected as the optimum coating. In order to further control the biodegradability of magnesium alloy, an optimum coating was applied to anodized magnesium alloy. The results showed that anodizing has a significant effect on increasing the corrosion resistance and adhesion of optimum coating. Keywords: Magnesium alloy, Bioactive glasses, Chitosan, Nanocomposite coating, Electrophoretic deposition, Anodizing
چکيده هدف از پژوهش حاضر، بهينه سازي رفتار زيست تخريب پذيري، زيست فعالي آلياژ منيزيم بدون آندايز و آندايز شده با استفاده از پوشش نانوکامپوزيتي شيشه زيست فعال – کيتوسان به روش رسوب دهي الکتروفورتيک و بررسي مقدار شيشه زيست فعال بر رفتار پوشش است. در راستاي اين هدف، ابتدا نانو پودر شيشه زيست فعال به روش سل-ژل سنتز شد. سپس، پوشش شيشه زيست فعال-کيتوسان با غلظت­هاي مختلف شيشه زيست فعال (4/0، 8/0 و 2/1 گرم بر ليتر) در ولتاژ 10 ولت در مدت زمان پنج دقيقه به روش رسوب دهي الکتروفورتيک بر روي آلياژ منيزيم اعمال شد. مشخصه يابي نانو پودر شيشه زيست فعال و پوشش­هاي ايجاد شده با استفاده از ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) مجهز به آناليز عنصري (EDS)، پراش پرتو ايکس (XRD) و طيف سنجي جذب مادون قرمز (FTIR) انجام شد. آب دوستي و زبري سطح پوشش­ها به ترتيب با استفاده از زبري سنج و اندازه گيري زاويه ترشوندگي مورد ارزيابي قرارگرفت. بررسي ميزان چسبندگي پوشش­ها به زيرلايه با استفاده از آزمون استحکام کششي انجام شد. زيست تخريب پذيري پوشش­ها در کوتاه مدت با استفاده از آزمون­هاي پلاريزاسيون پتانسيوديناميک و طيف سنجي امپدانس الکتروشيميايي ارزيابي شد. ارزيابي زيست فعالي و زيست تخريب پذيري پوشش­ها در مدت زمان 7 روز از طريق غوطه وري نمونه­ها در محلول شبيه سازي شده سيال بدن (SBF) و بررسي تشکيل هيدروکسي آپاتيت بر روي سطح پوشش­ها با استفاده از SEM مجهز به EDS ، XRD و FTIR انجام شد. نتايج حاصل از مورفولوژي پوشش­ها نشان دادند که با کاهش مقدار شيشه زيست فعال، پوشش يکنواخت­تري ايجاد مي­شود. همه پوشش­ها استحکام چسبندگي خوبي را نشان دادند و پوشش حاوي 4/0 گرم بر ليتر شيشه زيست فعال بيشترين استحکام چسبندگي را نشان داد. آزمون زبري سنجي نيز نشان داد که با کاهش مقدار شيشه زيست فعال زبري سطح پوشش کاهش مي­يابد. آزمون تر شوندگي افزايش آب دوستي پوشش را با افزايش مقدار شيشه زيست فعال نشان داد. همچنين نتايج حاصل از آزمون­هاي الکتروشيميايي خوردگي نشان دادند که همه پوشش­ها مي­توانند سرعت زيست تخريب پذيري آلياژ منيزيم را کنترل کنند، با اين وجود پوشش حاوي 4/0 گرم بر ليتر شيشه زيست فعال مقاومت به خوردگي بهتري را نشان داد. بنابراين، پوشش حاوي 4/0 گرم بر ليتر شيشه زيست فعال به عنوان پوشش بهينه انتخاب شد. به منظور کنترل بيشتر زيست تخريب پذيري آلياژ منيزيم، پوشش بهينه بر روي آلياژ منيزيم آندايز شده اعمال و مشخصه يابي شد. نتايج نشان دادند که آندايزينگ تاثير چشمگيري در افزايش مقاومت به خوردگي پوشش بهينه و چسبندگي پوشش دارد. کلمات کليدي: آلياژ منيزيم، شيشه­هاي زيست فعال، کيتوسان ، پوشش­ نانوکامپوزيتي، رسوب دهي الکتروفورتيک ، آندايزينگ

ارتقاء امنیت وب با وف بومی