Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi,Kaivan Raissi
محمدحسين فتحي (استاد راهنما) کيوان رئيسي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ramin Rojaee
رامين روجائي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

The Effect of the Type of Nanostructured Fluorhydroxyapatite Coating on the Corrosion Behavior and Biodegradation of Mg-alloy as a Human Body Implant
The present investigation is laid on nanostructured fluorhydroxyapatite (FHA) coatings (accompanied with 0%, 25% and 60% Fluorine (F - ) substitution into hydroxyapatite(HA) crystalline structure) on AZ91 magnesium based alloy via sol-gel and electrophoretic deposition (EPD) techniques in order to control magnesium degradation rate for bone implant applications. The first step was followed by nanostructured HA coating via sol-gel method. The coated samples were heat treated up to 400?C for further calcination process. Another group of AZ91 samples was anodized by Micro arc oxidation (MAO) method for the initial surface treatment before EPD. FHA powders were prepared using sol-gel method. The powders were heat treated up to 600?C to synthesize high degree of crystalized powders. EPD method was used to apply the FHA powders on AZ91 samples using a (methanol + FHA) suspension bath. Results revealed that the sol-gel technique is just able to create a pure hydroxyapatite coating on AZ91 samples, while EPD is a promising method in fluoridated HA coatings on AZ91 magnesium based alloy specimens. All coated samples had a striking bioactive surface according to simulated body fluid (SBF) immersion test. A considerable degree of decrease (two times and more) in substrate degradation rate has been occurred in all successful coatings. Zeta potential/conductivity measurements revealed that the homogeneity of FHA coatings will decrease as fluorine percentage increase. Electrochemical polarization tests showed a remarkable reduction in corrosion current densities in FHA coated AZ91 samples versus bare AZ91 specimens. Among these, 25% Fluorine substituted in HA crystalline structure (FHA25) coating on AZ91 specimens possesses the best effects on controlling the magnesium degradation rate which is due to the lower solubility of fluoridated HA coatings incorporating higher amount of F - . Keywords : Magnesium, Fluorhydroxyapatite, Bioactivity, Controlling Degradation Rate, Micro Arc Oxidation, Electrophoretic Deposition.
چکيده در پژوهش حاضر تلاش بر آن است که با استفاده از پوشش هاي بيوسراميکي فلوئورهيدروکسي آپاتيت با درصدهاي متفاوت جايگزيني فلوئور روي زيرلايه ي آلياژ پايه منيزيم 91 AZبه کمک فرايند سل- ژل و رسوب دهي الکتروفورتيک نرخ آزادسازي يون هاي فلزي آلياژ يادشده به ويژه منيزيم را به منظور کاربردهاي اورتوپدي کنترل کرد. بدين منظور در مرحله ي نخست، پوشش نانوساختار هيدروکسي‌آپاتيت خالص روي‌ نمونه هاي آلياژ پايه منيزيم 91 AZبه روش سل-ژل اعمال شد. نمونه ها در اين مرحله تحت دماي عمليات حرارتي 400 درجه ي سانتي گراد عمليات حرارتي شدند تا فرايند تکليس (کلسينه کردن) آن ها انجام گيرد. در گام دوم، عمليات سطحي آلياژ پايه منيزيم 91 AZ با استفاده از روش آندايز (اکسيداسيون) پلاسماي جرقه اي انجام شد. پودرهاي فلوئورهيدروکسي آپاتيت به روش سل-ژل ساخته شدند و در دماي 600 درجه ي سانتي گراد عمليات حرارتي گرديدند. اين دما براي افزايش ميزان بلورينگي ساختار پودرهاي يادشده انتخاب گرديد. پوشش هاي فلوئورهيدروکسي آپاتيت با درصدهاي جايگزيني فلوئور 0%، 25%، و 60% در ساختار هيدروکسي‌آپاتيت خالص با استفاده از روش رسوب دهي الکتروفورتيک روي‌ نمونه هاي آلياژ پايه منيزيم 91 AZاعمال شدند. نتايج نشان دادکه در بين پوشش هاي فلوئورهيدروکسي آپاتيت، روش سل-ژل تنها براي اعمال پوشش هيدروکسي آپاتيت خالص نانوساختار روي‌ نمونه هاي آلياژ پايه منيزيم 91 AZ قابل اجراست که البته زيست فعالي و مقاومت به خوردگي قابل ملاحظه اي را از خود نشان داد. همچنين با اعمال پوشش هاي فلوئورهيدروکسي آپاتيت با درصدهاي فلوئور جايگزيني 0%، 25%، 60% فلوئور تئوري در ساختار هيدروکسي آپاتيت خالص بر روي آلياژ پايه منيزيم 91AZ روش رسوب دهي الکتروفورتيک نيز نرخ تخريب منيزيم به طور چشم گيري کاهش يافته و در عين حال زيست فعالي خوبي نيز در سطح اين نمونه ها مشاهده شد. اندازه گيري پتانسيل زتا/ هدايت الکتريکي محلول کلوييدي براي پوشش‌دهي به روش الکتروفورتيک نشان داد که با افزايش ميزان فلوئور در ترکيب پوشش هاي فلوئورهيدروکسي آپاتيت از همگني پوشش کاسته خواهد شد. نتايج آزمون بررسي نرخ تخريب و آزمون الکتروشيميايي پلاريزاسيون تافل نشان داد که نمونه ي آلياژ پايه منيزيم 91 AZبا پوشش 25% فلوئورهيدروکسي آپاتيت به روش رسوب دهي الکتروفورتيک کم ترين نرخ تخريب و کم ترين چگالي جريان خوردگي را در بين ساير نمونه ها داراست. اين موضوع را مي توان ناشي از نرخ انحلال کم تر پوشش هاي فلوئورهيدروکسي آپاتيت با افزايش ميزان فلوئور در ساختار آن دانست. واژه هاي کليدي: آلياژ منيزيم، فلوئورهيدروکسي‌آپاتيت، زيست فعالي، کنترل نرخ تخريب ، اکسيداسيون پلاسماي جرقه اي، رسوب‌دهي الکتروفورتيک .

ارتقاء امنیت وب با وف بومی