بهینه سازی حمام بمنظور کاهش ولتاژ در روش نیتروکربوره کردن الکترولیتی پلاسمایی فولاد ضد زنگ آستنیتی و بررسی زیست سازگاری آن در بدن خرگوش

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 5، دوره 2، شماره 3، مهر و آبان 1390، صفحه 45-54   

نویسندگان

نازنین افسر کازرونی^{* 1}؛ محمد حسین شریعت²؛ محمد ابراهیم بحرالعلوم²؛ سیف اله دهقانی³؛ فاطمه محزون⁴؛ تایماز جوزقی¹

¹دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مواد، دانشگاه شیراز

²- استاد، مهندسی مواد، دانشگاه شیراز

³- استاد، دامپزشکی، دانشگاه شیراز

⁴دکترای مهندسی مواد، دانشگاه شیراز

تاریخ دریافت: 09 دی 1394،  تاریخ پذیرش: 09 دی 1394 

چکیده

بمنظور بهبود ویژگی‌های سطحی برای استفاده در کاشت‌های پزشکی، یک فرایند نیتروکربوره کردن الکترولیتی پلاسمایی روی فولاد ضد زنگ آستنیتی بکار گرفته شد. محلول پایه، اوره‌ای با 10 درصد کلرید آمونیوم و 3 درصد کربنات سدیم به عنوان حمام الکترولیت آماده شد. سپس نمونه‌ها باجریان مستقیم و کم‌ترین ولتاژ (150 ولت) پوشش داده شدند. ریخت شناسی سطح و سطح مقطع نمونه‌ی پوشش داده شده به وسیله‌ی میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. ریز ساختار و ترکیب شیمیایی نمونه‌ها به وسیله‌ی آنالیز تفرق اشعه‌ی ایکس (XRD) و پراکنش انرژی اشعه‌ی ایکس (EDX) مطالعه شد. ریز ساختار لایه‌ی بیرونی پوشش شامل اکسید‌های کروم و آهن می‌شود. برای بررسی زیست سازگاری نمونه‌ی نیتروکربور شده و مقایسه‌ی آن با فولاد ضدزنگ آستنیتی، دو گروه نمونه شامل نمونه‌ی بدون پوشش و نمونه‌ی پوشش داده شده، در استخوان درشت نی خرگوش قرار گرفت. پس از 6 هفته پین‌ها از بدن خارج شدند و به وسیله‌ی میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراکنش انرژی اشعه‌ی ایکس (EDX) مطالعه شد. عکس‌ها نشان دهنده‌ی سطح نمونه هستند و با مقایسه‌ی آن با عکس‌های پیش از قرار گیری در بدن می‌توان به وجود لایه‌ای از بافت پی برد. آنالیز EDX نیز مقادیر قابل ملاحظه‌ای از فسفر و کلسیم و توزیع نا‌یکنواخت آن‌ها را روی سطح نمونه نشان می-دهد که نشان دهنده‌ی رشد بافت روی سطح به دلیل ساختار متخلخل است.
 

کلیدواژه‌ها

نیتروکربوره کردن الکترولیتی پلاسمایی؛ زیست سازگاری

مراجع

1- A. Shahryari., S. Omanovic., and J. A.Szpunar.,"Electrochemical formation of highly

pitting resistant passive films on a biomedicalgrade 316LVM” Materials Science and

Engineering C, Vol. 28, pp. 94–106, 2008.

2- H. Liang., B. Shi., A. Fairchild., and T.Cale., "Applications of plasma coatings in

artificial joints: an overview", Journal ofVacuum, Vol. 73, pp. 317–326, 2004.

3- C. Garcı´a., S. Cere´., A. Dura´n.,"Bioactive coatings prepared by sol–gel on

stainless steel 316L", Journal of NonCrystallineSolids, Vol. 348, pp. 218–224,

2004.

4- Amit Bandyopadhyay, Felix Espana, VamsiKrishna Balla, Susmita Bose, Yusuke Ohgami,

Neal M. Davie, "Influence of porosity onmechanical properties and in vivo responseof

Ti6Al4V implants", Acta Biomaterialia, Vol.6, pp. 1640–1648, 2010.

5- Y. Oshida., Bioscience., and Bioengineeringof Titanium Materials, 1st edition, Chapter 8, p.

217-245, Elsevier, Oxford, 2007.

6- W, Xue., X, Liu., X, Zheng., Ch. Ding., "Invivo evaluation of plasma-sprayed titanium

coating after alkali modification",Biomaterials, Vol. 26,3029–3037, 2005.

7- A. L. Yerokhin., A. Leyland., C. Tsotsos.,A. D. Wilson., X. Nie., and A. Matthews.,

"Duplex surface treatments combining plasmaelectrolytic nitrocarburising and plasmaimmersion

ion-assisted deposition", Surfaceand Coating Technology, Vol. 142–144, pp.

1129–1136, 2001.

8- A. L. Yerokhin., X. Nie., A. Leyland., A.Matthews., and S. J. Dowey., "Plasma

Electrolysis for surface enginering ", Surfaceand Coating Technology, Vol. 122, pp. 73–93,

1999.

9- P. Gupta., G. Tenhundfeld., E.O. Daigle., D.Ryabkov., "Electrolytic plasma technology:

Science and engineering—An overview",Journal of Surface and Coating Technology,

Vol. 201, pp. 8746–8760, 2007.

10- M.A. Béjar., R. Henriquez., "Surfacehardening of steel by plasma-electrolysis

boronizing", Journal of Material and Design,Vol. 30, pp. 1726–1728, 2009.

11- M. Aliofkhazraei., A. SabourRouhaghdama., A. Heydarzadeh., and H.

Elmkhaha., "Nanostructured layer formed onCP-Ti by plasma electrolysis (effect of voltage

and duty cycle of cathodic/anodic direction)",Materials Chemistry and Physics, Vol. 113, pp.

607–612, 2009.

12- N. Tsuji., S. Tanaka., and T. Takasugi.,"Effects of combined plasma-carburizing and

shot-peening on fatigue and wear properties ofTi–6Al–4V alloy", Surface and CoatingTechnology, Vol. 203, pp. 1400–1405, 2009.

13- M. Aliofkhazraei., C. Morillo., R.Miresmaeili., and A. Sabour Rouhaghdam.,

"Carburizing of low-melting-point metals bypulsed nanocrystalline plasma electrolytic

carburizing", Surface and Coating Technology,Vol. 202, pp. 5493–5496, 2008.

14- X. Nie., C. Tsotsos., A. Wilson., A.L.Yerokhin., A. Leyland., and A. Matthews.,

"Characteristics of a plasma electrolyticnitrocarburising treatment for stainless steels",

Surface and Coating Technology, Vol. 139-142, pp. 135-142, 2001.

15- F. Mahzoon., M. E. Bahrololoom., andS. Javadpour., "Optimization of a novel

bath for plasma electrolyticnitrocarburizing of 316L stainless steel and

study of tribological properties of thetreated steel surfaces", Surface

Engineering, Vol. 25 (8), pp. 628-633,2009.

16- G. Jiang., Quian Peng., Cong Li., YingWang., Jian Gao., Shu Yuan Chen., Jun 

Wang., Bao-luo Shen., "Effect of DCplasma nitriding temperature on

microstructure and dry-sliding wearproperties of 316L stainless steel", Surface

and Coating Technology, Vol. 202, pp.2749-2754, 2008.