Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Salimi jazi,Mohmmad ali Golozar
حمیدرضا سلیمی جزی (استاد راهنما) محمدعلی 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
دراین پژوهش، پوشش های اکسید تیتانیوم به روش آندایزینگ جرقه ای در سه دمای 20+، 5+ و 10- درجه سانتیگراد بر روی زیرلایه ی تیتانیوم خالص و در دو دمای 20+ و 10-درجه سانتیگراد بر روی زیرلایه ی آلیاژ Ti6Al4V ایجاد گردید. برای این منظور از الکترولیت 1.8M H 2 SO 4 /0.4M H 3 PO 4 و ولتاژ 180 ولت استفاده شد. بررسی های میکروسکوپی از سطح پوشش ها نشان داد لایه های اکسیدی ایجاد شده بر روی نمونه ی تیتانیوم خالص، حفره هایی با مورفولوژی معمولآتشفشانی دارند، در حالی که در پوشش های ایجاد شده بر روی آلیاژ Ti6Al4V، حفره ها ساختار کرمی شکل و نامنظم را نشان می دهند. به علاوه مشخص شد انجام فرایند آندایزینگ جرقه ای در دمای 10- درجه سانتیگراد سبب می شود تا سطح بسیاری از حفره ها توسط اکسید تیتانیوم بسته شده و درصد تخلخل به خصوص در پوشش ایجاد شده بر روی تیتانیوم خالص به مقدار قابل توجهی کاهش یابد. بررسی امپدانس الکتروشیمیایی پوشش ها حاکی از ساختار دولایه ی پوشش های آندایزینگ جرقه ای ایجاد شده در دماهای مختلف بود.بر اساس نتایج به دست آمده از این آزمون ها و مدار الکتریکی معادل، هر دو لایه ی سدی و متخلخل در پوشش های ایجاد شده بر روی تیتانیوم خالص در دمای 10- درجه سانتیگراد مقاومت ببیشتری را نسبت به دو پوشش دیگر نشان دادند. نتایج حاصل از آزمون های پلاریزاسیون تافل نیز چگالی جریان خوردگی و رویین کمتر و در نتیجه مقاومت به خوردگی بیشتر پوشش های ایجاد شده در دمای 10- درجه سانتیگراد را بر روی تیتانیوم خالص تأیید نمود. بررسی رفتار تریبوخوردگی دو زیرلایه در شرایط بدون پوشش و آندایز شده در دمای 20 درجه سانتیگراد نشان داد اعمال پوشش آندایزینگ جرقه ای سبب بهبود مقاومت به تریبوخوردگی در این نمونه ها شده است. ضمن آن که مقایسه ی پوشش های ایجاد شده بر روی دو زیرلایه نیز حاکی از رفتار تریبوخوردگی بهتر پوشش ها در نمونه ی آلیاژی داشت. در بررسی تأثیر دمای آندایزینگ بر رفتار تریبوخوردگی نمونه ها نیز مشاهده شد در پوشش های ایجاد شده در دمای 20 و 5 درجه سانتیگراد بر روی هر دو زیرلایه، مکانیزم سایش خستگی حاکم می باشد. این در حالی است که انجام فرایند در دمای 10- درجه سانتیگراد سبب شد تا تقریباً هیچ گونه ترک و کندگی در سطح سایش یافته ی این نمونه ها مشاهده نشود و مکانیزم غالب به سایش خراشان ملایم تغییر یابد. در ادامه ی پژوهش صورت گرفته، نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به صورت درجا وارد لایه ی اکسید تیتانیوم شده و پوشش نانوکامپوزیتی TiO 2 –nHA تولید گردید. نتایج آنالیز EDSاز سطح پوشش نانوکامپوزیتی حضور کلسیم در پوشش را تأیید نمود. مقایسه ی نتایج آزمون خوردگی این پوشش و پوشش غیرکامپوزیتی نشان داد چگالی جریان خوردگی و رویینپوشش نانوکامپوزیتی TiO 2 –nHA علی رغم افزایش جزئی، در مقیاس نانوآمپر است که با توجه به حضور کلسیم، برای کاربردهای بیولوژیکی می تواند بسیار مطلوب باشد

ارتقاء امنیت وب با وف بومی