Skip to main content
SUPERVISOR
Masoud Atapoor,Mehdi Ahmadian
مسعود عطاپور (استاد مشاور) مهدي احمديان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammadreza Haftbaradaran Esfahani
محمدرضا هفت برادران اصفهاني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

Fabrication, characterization and investigation on the corrosion behavior of the Vitallium alloy scaffold with nanostructured 58S bioglass coating
Fabrication, characterization and investigation on the corrosion behavior of the Vitallium alloy scaffold with nanoscale bioglass coating Cobalt base alloys, especially Vitallium, are particularly useful as medical implants due to their excellent mechanical properties and good biocompatibility, but because of limitations such as mechanical mismatch, bioinactivity and poor corrosion behavior of this alloy in the body fluid. For this reason, the purpose of this study was to create a porous cobalt-based alloy (scaffold) using a space holder as well as a coating of 58S bio-glass on this substrate in order to improve mechanical behavior and to provide a mechanical matching between implant and bone As well as bioactivity and corrosion behavior in this alloy. blending the powder with a 5% wt of ammonium hydrogen carbonate and 95% w of polyvinyl alcohol and two-stage sintering at 175 and 1250 ° C for 3 and 2 h, the porous substrate with 35.6% Porosity was obtained. In the second step, in order to improve the bioactive and corrosion behavior of the porous alloy, the 58S bioglass was coated on a porous substrate with a sol-gel method for 3, 4 and 5 times dipping, and dried in ambient atmosphere and temperature of 60 ° C for 48 h. After drying and submersion operation at 600 ° C for 1 h with 10 ° C / min heating rate was applied to the furnace to stabilize the coating on the substrate. Consequently, After compression test on porous samples, compressive strength and compression modulus were observed 84.47 MPa and 0.4 GPa, respectively. with a bioactive study, it was observed that the coating sample had a higher surface hydroxyapatite than the uncoated sample, indicating an increase in the bioactivity in the coating sample.Also, by examining the corrosion behavior of uncoated and glass-coated samples, the corrosion resistance of the uncoated sample was about 200 k? and in the sample with a coating of about 250 k?. Eventually, after potentiodynamic polarization, E Corr (vs Ag/AgCl) and I Corr changes from -0.18± 0.016 V and 0.0055± 0.0005 ?A/cm 2 in uncoated substrate to -0.098± 0.005V and 0.0009± 0.0001 ?A/cm 2 in coated sample with 58S bioglass.
ساخت، مشخصه يابي و بررسي رفتار خوردگي داربست آلياژ وايتاليوم با پوشش بيوگلاس نانوساختار آلياژهاي پايه کبالت به خصوص وايتاليوم به علت دارا بودن خواص مکانيکي فوق العاده و زيست سازگاري مناسب به عنوان کاشتني‌هاي پزشکي مورد استفاده قرار مي‌گيرند اما به دليل وجود محدوديت‌هايي همچون عدم تطابق مکانيکي ناشي از اختلاف زياد بين مدول کشساني استخوان و کاشتني، زيست خنثي بودن و خوردگي اين آلياژ در محيط بدن، در استفاده از اين آلياژ در محيط بدن چالش‌هايي وجود دارد. به همين دليل، هدف از اين پژوهش، ساخت آلياژ وايتاليوم( پايه کبالت) به صورت متخلخل(داربست) با استفاده از ماده تخلخل‌ساز و همچنين پوشش‌دهي شيشه زيستي 58S بر روي اين زيرلايه به منظور بهبود رفتار مکانيکي و ايجاد تطابق مکانيکي بين کاشتني و استخوان و همچنين رفتار زيست فعالي و خوردگي در اين آلياژ مي‌باشد. به همين منظور عمليات براده‌برداري و 9 ساعت آسياب‌ کاري بر روي آلياژ صورت پذيرفته است. پس از مخلوط‌ سازي پودر حاصل از آسياب‌ کاري با 5 درصد وزني ماده متخلخل‌ساز آمونيوم هيدروژن کربنات و محلول چسبي 95 درصد وزني پلي وينيل الکل و تفجوشي دو مرحله‌اي در دماهاي 175 و 1250درجه سانتي‌گراد به مدت 3 و 2 ساعت، زيرلايه متخلخل با 6/35 درصد تخلخل حاصل گرديد. در مرحله دوم به منظور بهبود رفتار زيست‌فعالي و خوردگي آلياژ وايتاليوم متخلخل، شيشه زيستي 58S بر روي زيرلايه متخلخل با روش سل-ژل به مدت 3، 4 و 5 بار غوطه‌وري پوشش داده شده و در اتمسفر محيط و دماي 60 درجه سانتي‌گراد به مدت 48 ساعت خشک گرديد. پس از انجام عمليات خشک‌ کردن و تفجوشي در دماي 600 درجه سانتي‌گراد با نرخ 10 درجه سانتي‌گراد بر دقيقه به مدت 1 ساعت درون کوره قرار گرفت تا پوشش بر روي زيرلايه تثبيت گردد. در نتيجه پس از انجام آناليز پراش پرتوايکس بر روي نمونه وايتاليوم متخلخل تفجوشي شده مشخص گرديد که تمامي فازهاي تشکيل شده پس از تفجوشي، به صورت فاز گاما و با ساختار کريستاليFCC بود. پس از انجام آزمون فشار بر روي نمونه‌هاي متخلخل، مشاهده شد استحکام فشاري و مدول فشاري به ترتيب 84/79 مگاپاسکال و 4/0 گيگاپاسکال بود. با بررسي آزمون زيست‌فعالي، مشاهده گرديد که نمونه داراي پوشش در مقايسه با نمونه بدون پوشش، داراي هيدروکسي آپاتيت سطحي بيشتري است که نشانگر افزايش زيست‌فعالي در نمونه داراي پوشش است. پس از بررسي آزمون طيف سنجي امپدانس الکتروشيميايي مشخص گرديد نمونه هاي بدون پوشش و با پوشش شيشه زيستي با مراتب غوطه‌وري متفاوت 3، 4 و 5 مرتبه، مقاومت به خوردگي نمونه بدون پوشش در حدود 200 کيلواهم و در نمونه با پوشش در حدود 240 کيلواهم در آزمون طيف سنجي امپدانس الکتروشيميايي بدست آمد. در نهايت با بررسي آزمون هاي پلاريزاسيون پتانسيوديناميک و ميکروسکوپ الکتروني مشخص گرديد پتانسيل خوردگي و جريان خوردگي در نمونه بدون پوشش به ترتيب 191/0- ولت و 074/0 ميکروآمپر بر سانتي‌متر مربع مي‌باشد که پس از پوشش دهي با مرتبه غوطه وري 5 ، اين مقادير به 112/0- ولت و 058/0 ميکروآمپربر سانتي‌متر مربع تغيير يافته که نشان از افزايش مقاومت به خوردگي نمونه پس از پوشش دهي دارد. کلمات کليدي : آلياژ وايتاليوم متخلخل، پوشش شيشه زيستي، رفتار خوردگي، زيست فعالي، سل-ژل

ارتقاء امنیت وب با وف بومی