بررسی رفتار خوردگی و زیست سازگاری آلیاژ تیتانیوم پوشش‌دهی شده با نانولایه کاربید تانتالوم برای کاربردهای ارتوپدی

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 5، دوره 5، شماره 19، خرداد و تیر 1394، صفحه 45-56   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

محمدمهدی اسماعیلی¹؛ محبوبه محمودی^{* 2}

¹دانشگاه آزاد اسلامی، واحدعلوم و تحقیقات یزد، دانشکده فنی و مهندسی، گروه مهندسی پزشکی، یزد، ایران

²دانشگاه آزاد اسلامی، واحد یزد، دانشکده فنی و مهندسی، گروه متالورژی و مکانیک، یزد، ایران

تاریخ دریافت: 18 خرداد 1394،  تاریخ پذیرش: 18 خرداد 1394 

چکیده

در این تحقیق، نانولایه کاربید تانتالوم با ضخامت 500 نانومتر بر روی سطح آلیاژ Ti-6Al-4V با روش رسوب دهی فیزیکی از فاز بخار با پرتو الکترونی به منظور اصلاح سطح زیرلایه، پوشش داده شد. با ارزیابی سختی سطح نمونه­ها، سختی سطح نمونه اصلاح شده با پوشش کاربید تانتالوم (Ti-6Al-4V/Ta₂C) نسبت به نمونه بدون پوشش (Ti-6Al-4V) به عنوان شاهد از HV346 به HV640 افزایش یافت. هم­چنین با انجام آزمون خوردگی در محلول فیزیولوژیکی هنکس مشاهده گردید که چگالی جریان خوردگی در نمونه­ها در مقایسه با نمونه شاهد از  2 به  5/1 کاهش می­یابد که بیانگر بهبود مقاومت به خوردگی نمونه اصلاح شده می­باشد. پس از آزمون خوردگی با بررسی میزان رهایش یون­های V، Al و Ti، غلظت عناصر آزاد شده پس از پوشش دهی به بیش از نصف میزان آنها در قبل از پوشش­دهی کاهش می­یابد. هم­چنین افزایش رشد و تکثیر سلول­های  MG-67(استئوبلاست) و چسبیدن و پهن شدن آنها بر روی سطح نمونه­های پوشش­دهی شده نسبت به نمونه شاهد توسط آزمون­های برون تنی و سمیت سلولی مشاهده گردید. نهایتاً، آزمون­های پراش پرتو ایکس، بررسی­های میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز عنصری به ترتیب برای شناسایی فازها، بررسی مورفولوژی و تعیین در صد عناصر نمونه­ها انجام گرفت. بنابراین نتایج این مطالعه نشان داد که آلیاژ Ti-6Al-4V پوشش داده شده با کاربید تانتالوم با توجه به مقاومت خوردگی و خواص سطحی عالی، گزینه مناسبی برای کاربرد در ایمپلنت­های ارتوپدی می­باشد.

کلیدواژه‌ها

کاریید تانتالوم؛ پرتو الکترونی؛ رسوب‌دهی فیزیکی از فاز بخار؛ مقاومت به خوردگی؛ زیست سازگاری