Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi,Fakhreddin Ashrafizadeh
محمدحسين فتحي (استاد مشاور) سيدفخرالدين اشرفي زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Azadeh Ashrafizadeh
آزاده اشرفي زاده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

Characterization of Thermal Oxidation Process and Chemical Pre-treatment of Titanium for Biomedical Applications
In this research work, the influence of thermal oxidation treatment on corrosion behavior, bioactivity and improving of surface characteristics of titanium has been investigated. Thermal oxidation treatments were carried out at 400- 800 ?C by a heating rate of 5 ?C / min in a conventional muffle furnace under air atmosphere for 1 h followed by cooling in the furnace. The chemical treatment of samples was performed before thermal oxidation process. For this purpose, some samples were completely dipped in acidic solution for a few minutes. Others were soaked in 5M NaOH solutions at 60°C for 10 h. Corrosion resistance (Tofel curves) and bioactivity were investigated in simulated body fluid. For the evaluation of surface characteristics of oxidized samples, instruments such as SEM equipped with EDS, XRD, optical microscopy observation, hardness test, TGA, GDOS and adhesion tests using a scotch tape were used. It is proposed that thermal oxidation process can induce an adherent oxide layer, supported by an oxygen diffusion zone beneath it. With increasing oxidation temperature, the hardness parameter of surface was increased. The treatment can also improve corrosion resistance for both types of chemical treatments. The effect of oxidation processing on bioactivity of samples, which were dipped in NaOH solution, is higher than other specimens. The maximum corrosion resistance and bioactivity were obtained at 600°C. It is concluded that thermal oxidation of titanium can be successfully done in air. This treatment can greatly influence both corrosion resistant and bioactivity behaviour.
چکيده در اين پژوهش، فرايند اکسيداسيون حرارتي به عنوان روشي جهت بهبود خواص سطحي تيتانيم ارزيابي شد و تاثير آن بر رفتار خوردگي و زيست فعالي تيتانيم مورد بررسي قرار گرفت. از اهداف اوليه اين تحقيق امکان سنجي انجام اکسيداسيون حرارتي تيتانيم در کوره هوا به منظور ساده‌سازي اين فرايند بود. فعالسازي نمونه‌ها قبل از اکسيداسيون به دو صورت انجام شد؛ تعدادي از نمونه‌ها فقط در محلول اسيدي براي چند دقيقه غوطه ور شد و تعدادي ديگر در محلول قليايي NaOH در دماي C°60 به مدت 10 ساعت قرار گرفتند. آزمون اکسيداسيون در محدوده دمايي C°800-400 در اتمسفر معمول کوره مقاومتي انجام شد. نمونه‌ها با نرخ °C/min5 تا دماي مورد نظر گرم شده، به مدت يک ساعت در آن دما قرار گرفته و سپس در کوره تا دماي محيط سرد شدند. بررسي مقاومت خوردگي و رفتار زيست فعالي نمونه‌هاي عمليات شده در محلول‌هاي مشابه بدن انجام گرفت. ارزيابي خواص سطحي با استفاده از SEM، EDX، متالوگرافي، سختي سنجي، TGA، GDS و نوار چسب صورت پذيرفت. نتايج بدست آمده حاکي از آن بود که اکسيداسيون حرارتي موجب ايجاد لايه اکسيدي و منطقه اي نفوذي در زير آن مي‌شود و سخت شدن سطح را به دنبال دارد که افزايش دما اين پديده را تشديد مي‌کند. آزمون‌هاي پلاريزاسيون پتانسيوديناميکي نشان داد که فرايند اکسيداسيون حرارتي موجب بهبود رفتار خوردگي مي‌شود . روند مشاهده شده براي هر دو نوع فعالسازي مشابه بود ولي نمونه‌هاي قليايي شده مقاومت خوردگي بهتري نشان دادند. نمونه‌هاي اکسيداسيون حرارتي شده در دماهاي C°400 و C°500 زيست فعالي کمي از خود نشان دادند. نمونه‌هايي که قبل از اکسيداسيون حرارتي قليايي شده بودند رفتار زيست فعال مناسبي نشان دادند و دماي C°600 به عنوان دماي مناسب براي ايجاد رفتار زيست فعالي و خوردگي مناسب شناخته شد. جمع بندي يافته هاي تحقيق حاضر نشان مي دهد که اکسيداسيون حرارتي تيتانيم در هوا امکان پذير است و بر هر دو خصوصيت خوردگي و زيست فعالي، تاثير دارد. بهينه سازي فرايند با توجه به اين دو مشخصه بطور همزمان توسط محققين قبلي مدنظر قرار نگرفته است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی