Skip to main content
SUPERVISOR
Hossein Edris,Masoud Atapoor
حسين ادريس (استاد راهنما) مسعود عطاپور (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ehsan Ziyaei
احسان ضيائي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
Some of the magnesium alloys can be use as implantations in human body. The lack of sufficient corrosion resistance in physiologic environments is one of the disadvantageous of these materials. Plasma Electrolytic Oxidation (PEO) is one of the promising treatments which can enhance the corrosion and wear resistance of these alloys. Mg AZ31 is one of these biocompatible alloys that we used as substrate in this research. PEO coatings were obtained in baths containing Trisodium Phosphate and KOH and also DC bipolar and unipolar currents used to coating these materials. In the first part of experiments the coatings were obtained under 1 kHz DC bipolar current and three concentrations of 0, 0.05 and 0.25 g/l Calcium Acetate additive in order two producing Tri-Calcium Phosphate containing coatings. The second part coatings were obtained under DC unipolar by 1, 2, 3 kHz frequencies and 0, 0.05 g/l Calcium Acetate concentrations. Electron microscopy, X-Ray diffraction and electrochemical tests were conducted on samples to characterizing their properties. Electron microscopy analysis showed higher thickness for coatings obtained under DC unipolar. The electrochemical analysis showed better corrosion resistance for DC unipolar samples. Also the X-Ray diffraction showed Tri-Calcium Phosphate in coated samples under unipolar condition but this phase didn’t verified in bipolar coated samples. It is concluded that DC unipolar currents are sufficient for PEO coatings on Mg AZ31 alloy and also we can get Tri-Calcium Phosphate by adding Calcium Acetate in coating electrolyte which is beneficial to biocompatibility of the coating. Keywords: Magnesium Alloy, AZ31, Corrosion, Electrochemical Impedance, Polarization, Open Circuit Potential, Calcium Acetate
چکيده برخي از آلياژهاي منيزيم مي‌توانند به‌عنوان کاشتني در بدن استفاده شوند. محدوديت پيش رو در کاربري اين مواد نرخ خوردگي بالاي آن‌ها در محيط فيزيولوژي است. يکي از روش‌هايي که مي‌تواند مقاومت خوردگي و سايشي اين آلياژها را به‌طور قابل قبولي افزايش دهد روش پوشش‌دهي اکسيداسيون پلاسمايي الکتروليتي است. آلياژ منيزيم AZ31 يکي از آلياژهاي زيست سازگار منيزيم است که در تحقيق حاضر به‌عنوان زيرلايه موردبررسي انتخاب شد. پوشش‌هاي اکسيداسيون پلاسمايي الکتروليتي در محلول‌هايي شامل تري سديم فسفات و پتاسيم هيدروکسيد به دست آمدند. براي پوشش‌دهي نمونه‌ها از دو جريان، دوقطبي مستقيم پالسي و تک قطبي مستقيم پالسي استفاده شد. در مرحله اول که تحت جريان دوقطبي و فرکانس 1کيلوهرتز انجام گرفت دو غلظت g/l 05/0 و 25/0 از افزودني کلسيم استات به‌منظور دست‌يابي به فاز تري کلسيم فسفات در پوشش، به محلول پايه افزوده شدند. در مرحله دوم سه فرکانس 2،1و3 کيلوهرتز، تحت جريان تک‌قطبي پالسي به همراه محلولي با g/l 05/0 افزودني به نمونه‌ها اعمال شد. بررسي‌هاي ميکروسکوپي الکتروني، فازيابي پراش پرتوايکس و آزمون‌هاي الکتروشيميايي خوردگي به‌منظور بررسي ريزساختار، ترکيب فازي و رفتار خوردگي پوشش‌ها انجام گرفتند. مطالعات ميکروسکوپي الکتروني نشان دادند که ضخامت پوشش‌ها در جريان‌هاي تک‌قطبي بيشتر از جريان دوقطبي بود. آزمون‌هاي خوردگي نيز مبين مقاومت خوردگي بالاتر پوشش‌هاي ايجادشده در جريان تک‌قطبي بود، به طوري که جريان خوردگي اين پوشش‌ها در بهترين حالت تا 99 درصد کمتر از جريان خوردگي نمونه‌هاي پوشش‌ داده شده در جريان دوقطبي بود. همچنين آزمون پراش پرتوايکس وجود فاز تري کلسيم فسفات را در پوشش‌هاي ايجادشده به روش تک‌قطبي پالسي تأييد نمود، اين در حالي است که اين فاز در پوشش‌هاي ايجادشده به روش دوقطبي پالسي مشاهده نشد. بررسي زبري نمونه ها حاکي از افزايش 5/6 درصدي زبري در حالت دو قطبي داشت. همين بررسي‌ها افزايش 63 و 43 درصدي زبري را به ترتيب براي نمونه‌هاي فاقد افزودني و حاوي آن داشتند. اندازه گيري ضخامت پوشش‌ها نيز حاکي از افزايش سه برابري ضخامت پوشش‌هاي گرفته شده در شرايط تک قطبي بودند. با توجه به نتايج اين‌گونه برآورد مي‌شود که جريان‌هاي تک‌قطبي پالسي براي پوشش‌دهي آلياژ منيزيم AZ31 مناسب‌تر از جريان‌هاي دوقطبي پالسي هستند و همچنين دست يافتن به فاز تري کلسيم فسفات که در کاربردهاي کاشتني ارتوپدي مفيد است، به‌وسيله افزودني کلسيم استات در محلول‌هاي پايه فسفاتي و جريان تک‌قطبي پالسي بر زير لايه آلياژAZ31 امکان‌پذير است.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی