Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Salimi jazi,Mohmmad ali Golozar
حميدرضا سليمي جزي (استاد راهنما) محمدعلي گلعذار (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad Fazel
محمد فاضل

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Characterization and evaluation of corrosion and tribocorrosion behavior of nanostructured TiO2 coatings prepared by anodizing at different condition
In this paper, the TiO 2 coatings were performed on pure Ti at 20, 5 and -10 o C and on Ti6Al4V alloy at 20 and -10 o C by Micro-Arc Oxidation (MAO) process. The treatments were performed in an electrolyte containing 1.8 M H 2 SO 4 /0.4 M H 3 PO 4 and applied voltage of 180 V. The SEM results from the surface morphologies of coatings indicated that unlike the volcanic morphology of oxide layers on pure Ti, a cortex-like morphology with irregular vermiform slots was seen on MAO/Ti6Al4V samples. Additionally, the pores were sealed in sub-zero spark anodized pure Ti samples. The EIS analysis showed that MAO coatings were composed of a double layered oxide film consisting of a porous outer layer and a barrier inner layer. The simulated data from the electrical–equivalent circuit model illustrated the higher resistance of both porous and barrier layers in MAO coatings performed at -10 o C. The polarization curves confirmed the higher corrosion resistance of these coatings. Tribocorrosion results illustrated that the potential drop values of untreated samples was significantly increased by MAO process. In addition, the tribocorrosion resistance of coatings on Ti6Al4V alloy was higher than that on pure Ti. SEM images of the worn surfaces demonstrated the local detachment of oxide layer within the wear track of MAO coatings performed at 20 and 5 o C. Conversely, no delamination was detected in MAO/Ti/-10 and a mild abrasive wear was the dominant mechanism. The TiO 2 /nano-HA composite coating was performed in-situ by MAO process. The results showed the low corrosion and passive current density of the nanocomposite coating. According to the presence of Ca in TiO 2 /nano-HA coating confirmed by EDS analysis, this nanocomposite coating could be a good candidate for biological applications. Keywords: Micro–Arc Oxidation, Pure Ti, Ti6Al4V, Corrosion, Tribocorrosion, TiO 2 /nano-HA composite coating
دراين پژوهش، پوشش هاي اکسيد تيتانيوم به روش آندايزينگ جرقه اي در سه دماي 20+، 5+ و 10- درجه سانتيگراد بر روي زيرلايه ي تيتانيوم خالص و در دو دماي 20+ و 10-درجه سانتيگراد بر روي زيرلايه ي آلياژ Ti6Al4V ايجاد گرديد. براي اين منظور از الکتروليت 1.8M H 2 SO 4 /0.4M H 3 PO 4 و ولتاژ 180 ولت استفاده شد. بررسي هاي ميکروسکوپي از سطح پوشش ها نشان داد لايه هاي اکسيدي ايجاد شده بر روي نمونه ي تيتانيوم خالص، حفره هايي با مورفولوژي معمولآتشفشاني دارند، در حالي که در پوشش هاي ايجاد شده بر روي آلياژ Ti6Al4V، حفره ها ساختار کرمي شکل و نامنظم را نشان مي دهند. به علاوه مشخص شد انجام فرايند آندايزينگ جرقه اي در دماي 10- درجه سانتيگراد سبب مي شود تا سطح بسياري از حفره ها توسط اکسيد تيتانيوم بسته شده و درصد تخلخل به خصوص در پوشش ايجاد شده بر روي تيتانيوم خالص به مقدار قابل توجهي کاهش يابد. بررسي امپدانس الکتروشيميايي پوشش ها حاکي از ساختار دولايه ي پوشش هاي آندايزينگ جرقه اي ايجاد شده در دماهاي مختلف بود.بر اساس نتايج به دست آمده از اين آزمون ها و مدار الکتريکي معادل، هر دو لايه ي سدي و متخلخل در پوشش هاي ايجاد شده بر روي تيتانيوم خالص در دماي 10- درجه سانتيگراد مقاومت ببيشتري را نسبت به دو پوشش ديگر نشان دادند. نتايج حاصل از آزمون هاي پلاريزاسيون تافل نيز چگالي جريان خوردگي و رويين کمتر و در نتيجه مقاومت به خوردگي بيشتر پوشش هاي ايجاد شده در دماي 10- درجه سانتيگراد را بر روي تيتانيوم خالص تأييد نمود. بررسي رفتار تريبوخوردگي دو زيرلايه در شرايط بدون پوشش و آندايز شده در دماي 20 درجه سانتيگراد نشان داد اعمال پوشش آندايزينگ جرقه اي سبب بهبود مقاومت به تريبوخوردگي در اين نمونه ها شده است. ضمن آن که مقايسه ي پوشش هاي ايجاد شده بر روي دو زيرلايه نيز حاکي از رفتار تريبوخوردگي بهتر پوشش ها در نمونه ي آلياژي داشت. در بررسي تأثير دماي آندايزينگ بر رفتار تريبوخوردگي نمونه ها نيز مشاهده شد در پوشش هاي ايجاد شده در دماي 20 و 5 درجه سانتيگراد بر روي هر دو زيرلايه، مکانيزم سايش خستگي حاکم مي باشد. اين در حالي است که انجام فرايند در دماي 10- درجه سانتيگراد سبب شد تا تقريباً هيچ گونه ترک و کندگي در سطح سايش يافته ي اين نمونه ها مشاهده نشود و مکانيزم غالب به سايش خراشان ملايم تغيير يابد. در ادامه ي پژوهش صورت گرفته، نانوذرات هيدروکسي آپاتيت به صورت درجا وارد لايه ي اکسيد تيتانيوم شده و پوشش نانوکامپوزيتي TiO 2 –nHA توليد گرديد. نتايج آناليز EDSاز سطح پوشش نانوکامپوزيتي حضور کلسيم در پوشش را تأييد نمود. مقايسه ي نتايج آزمون خوردگي اين پوشش و پوشش غيرکامپوزيتي نشان داد چگالي جريان خوردگي و رويينپوشش نانوکامپوزيتي TiO 2 –nHA علي رغم افزايش جزئي، در مقياس نانوآمپر است که با توجه به حضور کلسيم، براي کاربردهاي بيولوژيکي مي تواند بسيار مطلوب باشد

ارتقاء امنیت وب با وف بومی