تأثير المعاملات الحرارية على مقاومة التآكل وخواص أخرى لسبيكتي المغنيسيوم نوع AZ31 وAZ91 المطلية بطريقة الطلاء اللاكهربائي
Effect of Heat Treatments on Corrosion Resistance and Other Properties of Electroless Coated Magnesium Alloys Types AZ31 and AZ91
- الباحث
- مروة حسين عباس
- المشرف
- مكارم حازم عبد الكريم - حسين علي حسين
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة المعادن
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2023
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Electroless coating;Magnesium alloys;Heat treatment;Corrosion resistance
الملخص
اكتسبت سبائك المغنيسيوم المستخدمة كمواد غرس قابلة للتحلل الحيوي قوة جذب كبيرة في أبحاث جراحة العظام. ومع ذلك ¢ المغنيسيوم يتمتع بجودة منخفضة لمقاومة التآكل ويتحلل بسرعة في السوائل الفسيولوجية ، وكلاهما يمكن أن يسبب فشل الزرع. في هذه الدراسة ، اثتنين من سبائك المغنيسيوم 48731 و 8791 تم اختيارها طلاء الزنك تم تنفيذ باستخدام طريقة الالكتروليس على نوعين من السبائك. العديد من شروط الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة والوقت تم استخدامهم لاختيار الظروف المثلى لطلاء الالكتروليس. الأس الهيدروجيني تم اختباره من 1 إلى 11 ،: ولكن تم الحصول على أفضل au yi للطلاء عند 4 = la pe pH الحرارة تم اختبارها من 10 إلى 90 درجة مئوية ، ودرجة الحرارة المناسبة للطلاء هي 66 + 1 درجة مئوية بناءً على مقاومة SSL ، في حين أن أفضل وقت للطلاء هو 4 دقائق ،بعد طلاء العينات تجارب التآكل تم إجرئها لتقييم التآكل الحيوي لنوعين من السبائك. تظهر النتيجة تحسئًا طفيقًا في مقاومة التآاكل مقارنة بالركيزة بدون طلاء ، وقد أدت هذه النتيجة إلى استخدام عملية المعالجة الحرارية (معالجة التلدين عند 300 درجة مئوية في أوقات مختلفة 10 ساعات و 20 ساعة 5 30 ساعة) و (معالجة بالمحلول الصلب عند 450 درجة مئوية في 4 ساعات) لتحسين نشاط السطح . ثم طلاء العينات المعالجة حرارياً بطبقة الزنك بالالكتروليس لتحسين الخصائص البيولوجية. الهياكل المجهرية تم فحصها باستخدام كل من المجهر الإلكتروني البصري والمسح الضوئي OM) و (SEM البنية المجهرية للسبيكة تم تغييرها بشكل كبير عن طريق المعالجة الحرارية ، في معالجة التلدين أظهرت كثافة B-Mgi7Al jo بشكل كبير ، مع زيادة وقت التلدين. معالجة بالمحلول كما يتضح من المرحلة الثانوية من التحلل يعطي طور Aly 7 8-115 مذاب جزثيًا بينما ينتج في نفس الوقت بنية مجهرية تتكون من مرحلة ع0-11 مفرطة التشبع. نتائج سماكة الطلاء في حالة معالجة التلدين تزداد مع زيادة وقت التلدينء بالإضافة إلىء عمليات معالجة المحلول الصلب ء فإن السماكة تزداد مقارنة مع العينة المستلمة. أظهر حيود الاشعة السينية زيادة في (a-Mg) مع المعالجات حرارية مختلفة ونقص في( (B-Mgy7Aljo أيضًّاء تحقق حيود الاشعة السينية من صحة قمم مود الطلاء ZnO) و ص2 و sMg رره7يع1/1) وأكدت الاطوارمن طبقات الطلاء المترسبة بواسطة طريقة الالكتروليس . قياس الخشونة السطح أظهر أن أسطح الطلاء لها خشونة مناسبة (Ra) بين (2.06 نانومتر) و (5.9 نانومتر). قياسات زاوية التلامس أوضحت أن أسطح الطلاء محبة للماء (0.3 درجة - 13.5 درجة). نتيجة تحليل صلابة فيكرز أظهرت انخفاضًا في الصلابة بعد المعالجة الحرارية. دراسات مقاومة LST في سائل الجسم المحاكي (SBF) أظهرت أن جميع العينات المعالجة بالحرارة وعينات الطلاء غير الكهربائي مع المعالجة الحرارية تتمتع بمقاومة أفضل للتآكل مقارنةً بعينة المستلمة. طريقة اختبار الشريط أوضحت أن مساحة إزالة طبقات طلاء الركيزة تراوحت من (7”4.3) ل 48791 عند 30 ساعة مع الطلاء إلى (73) ل AZ31 عند 30 ساعة مع الطلاء. قيم نسبة المسامية ( 48791 عند 30 ساعة مع الطلاء) )41.26( و( 8731 عند 30 ساعة مع الطلاء) )3.32( تم إجراء اختبار النشاط المضدد للبكتيريا باستخدام (منطقة (La til) لدراسة التأثير المضادد للبكتيريا لسبائك المغنيسيوم ، وكان التحسن في مقاومة المضادات البكتيريا في العينة المعالجة الحراريا هي )100%( ل291 و )33%( ل 8731. أظهرت طبقة الطلاء اللاكهربائية التأثير البارز المضاد للبكتيريا ضد الإشريكية القولونية سالبة cal all وكان التحسن )200%( lr ل بة ل AZ91 و )300%( بلس سسبة .
Abstract
In recent years, magnesium alloys used as biodegradable implant materials have gained substantial traction in orthopaedic research. However, Mg has a low corrosion resistance quality and degrades quickly in physiological fluids, both of which can cause implant failure. In this study, two Mg alloys AZ31 and AZ91 were selected, Zinc coating was carried out using electroless method on two types of alloys. Several conditions of pH, temperature and time were used to choose the optimal conditions for electroless coating. The pH was tested from 1 to 11, but the best coating deposition was obtained at pH = 4, and the temperatures were tested from 10 to 90 ͦ C, the appropriate temperature for coating is 66±1 ͦ C based on corrosion resistance, while the best coating time is 4 min, after coating the samples corrosion experiments were carried out for evaluate biocorrosion for two types of alloys. The result shows slight improvement in corrosion resistance as comparative with substrate without coating, this result which led to use heat treatment process (annealing treatment at 300 ͦ C at different time 10 hr, 20 hr and 30 hr) and (solid solution treatment at 450 ͦ C at 4 hr) to improve the surface activity. Then coating the heat-treated samples by zinc electroless coating to improve the biological properties. The microstructures were investigated with both optical and scanning electron microscopy (OM and SEM). The microstructure of alloy was significantly altered by heat treatment, annealing treatment showed densified the magnitude of β-Mg17Al12 phase, with increasing of annealing time. Solution treatments as seen by the decomposition secondary phase give dissolved β-Mg17Al12 phase while simultaneously generating a microstructure that is composed of the supersaturated α-Mg phase. The results for thickness of coating in the case of iv | P a g e annealing treatment increase with increasing time of annealing, in addition, to processes of solid solution treatment the thickness increased compared with as cast sample. XRD showed increased of (α-Mg)and decrease of (β- Mg17Al12) with different heat treatments. Also, XRD validated the coating material peaks (ZnO, Zn, Mg, and Mg2Zn11) and confirmed the phases of the deposited coating layers by electroless method. Measuring the surface roughness evinced that the coating surfaces have a suitable roughness (Ra) between (2.06 nm) and (5.9 nm). Contact angle measurements elucidated that the coating surfaces are hydrophilic (0.3°- 13.5°). The result of Vickers hardness analysis showed redaction in hardness after heat treatment. Corrosion resistance studies in simulated body fluid (SBF) showed that all heat treated samples and the electroless coating samples with heat treatment have better corrosion resistance than as received sample. The tape test method indicated that the removal area of the substrate coating layers ranged from (4.3 %) for AZ91 30hr with coating to (3 %) for AZ31 30hr with coating. The porosity percentage values of (AZ91 annealed at 30 hr with coating) (1.26 %), and (AZ31 annealed at 30hr with coating) (3.32 %). The antibacterial activity test was performed using (inhibition zone) to study the antibacterial effect of the magnesium alloys, the improvement in resistance of antibacterial of heat treated sample was (100%) for AZ91 and (33%) for AZ31. Electroless coating layer demonstrated the outstanding antibacterial action against E. coli gram- negative, the improvement was (200%) for AZ91 and (300%) for AZ31.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.