تحسين السطح لسبيكة Zr 705 بواسطة طلاءات ZrO2/HA باستخدام عمليات مزدوجة من الأنودة والأكسدة بالقوس المايكروي للتطبيقات الطبية

الباحث

ميسم عبود سلمان

المشرف

علي هوبي حليم; سمير حامد عواد

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

هندسة المواد / هندسة المعادن

الشهادة

دكتوراه

السنة

2022

لغة الرسالة

E

الكلمات المفتاحية

سبيكة الزركونيوم 705;الأنودة;الأكسدة بالقوس المايكروي;التطبيقات الطبية

يمتلك الزركونيوم وسبائكه أعلى درجات التوافق الحيوي وذات سميه قليله مقارنة مع المعادن الأخرى المستخدمة في جسم الإنسان. ولكن يمتلك مقاومة بلى و صلاده منخفضة . افضل الحلول تتم بترسيب طلاء على السطح , يتم تحسينها بعدة طرق مثل الانوده حيث تعتبر معالجة جيده ومثيرة للاهتمام قادرة على منح سبائك الزركونيوم خصائص ميكانيكية عالية على السطح مثل( الصلاده ومقاومة البلى). اما تقنية أكسدة القوس الصغير (MAO) هي طريقة كيميائية- كهروكيميائية غير تقليدية متقدمة وفعالة لتشكيل طبقه طلاء ذات سمك وصلاده عاليه على سبائك الزركونيوم تمتاز بمقاومة ممتازة للتآكل. في هذا العمل تم إجراء العديد من المحاولات لتحسين السطح من خلال الطلاء بعملية الأنودة وعملية MAO ، وعمليه الدمج من العمليتين السابقتين Cus تم تصنيع منظومه طلاء Lae تتكون من مجهز طاقة بجهد )++ (Or فولت وتيار (Ane) أمبير. أجريت عده اختبارات لتقييم كفاءة 72705 قبل وبعد الطلاء ، مثل حيود الأشعة السينية ، الفحص المجهري الإلكتروني ، اختبار الصلاده ، اختبار البلى ، اختبار الالتصاقيه ، سمك الطلاء ، التبلل ، اختبار التآكل ،اختبار اطلاق الايونات في محلول هانك واختبار المضاد للبكتيريا.المحلول المستخدم في عملية الأنودة هو ١( مل / لتر من حامض الفوسفوريك مع ٠.8 غرام / لتر من فلوريد الصوديوم ) مع وبدون إضافة هيدروكسيبتايت بنسب ( 7.5 60 و8) غرام/لتر. بفولتيات )*"0-٠١( فولت ، والوقت ( 10-5) دقيقة. اظهرت نتائج عمليه الانوده صلاده مرتفعه قيمتها )+ HV (VV عند Ys) فولتء ٠ “دقيقه 5 A غرام /لترهيدروكسيبتايت ) وقل معدل البلى الى ”٠١ x ٠١.1( جم / م) ومعدل SSW 0.743) dx 10°) محلول هانك وزداد سمك الطبقة الى (١)ميكرومتر. اما في عمليه MAO تم العمل في ظروف مختلفة بجهد كهربائي ( 3٠١-٠٠١ ) فولت ، وزمن ( 10-0( دقيقة. تم استخدام محلول ( ١5 جم / لتر هيدروكسيد البوتاسيوم ، ١5 غرام/ لتر فوسفات الصوديوم ، ١5 غرام / لتر سيليكات الصوديوم ، و ” غرام / لتر من فلوريد الصوديوم) مع وبدون إضافة هيدروكسيباتيت (A ٠ 5 6 V9) غرام/ لتر. ظهرت النتائج عند (١٠٠فولت 6 ٠١ دقيقه ، Ay غرام/لتر4]]) صلاده عالية بلغت (51172.51) HV ومعدل بلى an) + x £.0) / م) ومعدل التآكل x 107 mpy) 0.454( في محلول هانك مع زيادة سماكة الطبقه الى )££ ) ميكرومتر. تم إجراء التحسين الفعلي عن طريق عملية دمج بين أفضل الظروف لعمليات الانوده و MAO اظهرت النتائج زياده في الصلاده بعد الطلاء من ١55١ إلى 587.6) HV 6 بمعدل بلى x V0) ale“) / لتر) ، ومعدل x 10-6 mpy) JSG 0.137) في محلول هانك وازداد سمك الطبقة الى )07,1( ميكرومتر.و كمية انطلاق ايون الزركونيوم في محلول هانك كانت أقل مما كانت عليه العينات بدون الطلاء والتي تساوي )2٠.05755( جزء من المليون للعينة الغير مطلية ، وأفضل العينات للانوده وال MAO على التوالي كانت (/ا١07..٠ gc 0.0504) جزء من المليون ، اما لعمليه الدمج كانت قيمه انطلاق الايون (”0.014) جزء من المليون. و يتميز طلاء MAO والطلاء المدمج بتأثير قوي ضد البكتيريا ويمنع نموها.

Zirconium and its alloys give the highest degrees of biocompatibility, low toxicity, poor wear resistance and low hardness. Zirconia coatings are a good candidate for anti-wear applications. Various methods have been used to deposit zirconia coatings on zirconium and its alloys such as: anodizing, its useful treatment able to confer the zirconium alloys, high surface mechanical properties and corrosion resistance properties closely related to the nature of the ceramic layer, and Micro-arc oxidation (MAO) technology is an advanced and effective unconventional chemical- electrochemical method to form a thick and hard ceramic coating and corrosion resistance properties. In this investigation, used anodizing process, MAO process, and duplex for the two previous processes where manufactured a locally coating system consisting of a power supply with a voltage of (0-500) Volts and a current of (0-8) Amperes. Several tests conducted to evaluate the efficiency of Zirconium 705, such as X-ray diffraction, field emission scanning electron microscopy, hardening test, wear test, adhesion test, coating thickness, wetting angle, corrosion test, and zirconium ion release test in Hank's solution and antibacterial test. During the experiments on Zirconium 705, the solution used in anodizing process was (1 mL/L phosphoric acid and 0.8 g/L of sodium fluoride) with/ without addition of hydroxyapatite HA (2.5, 5, and 8) g/L. The voltages are 10-30V, and times 4-60 minutes were used. Results are shown in anodizing high hardness (270HV) at (30V, 30min and, 8g/L HA), wear resistance which leads to decreases wear rate to (10.1×10-8 g/m), and corrosion rate equals (CR= 0.743×10-6 mpy) in hank‟s solution, with increased voltage and time increased thickness layer (18μm). For MAO, it was carried out under different conditions at voltages 100-200V, times 5-15 minutes. The solution of 14 g / liter Potassium hydroxide, 14 i g /liter isodium phosphate, 14 g /L isodium silicate, and 2 g /L sodium fluoride has been used with and without addition of hydroxyapatite (2.5, 5, and 8) g/l. Results are shown at (200V, 10min ,8g/LHA) high hardness (347.59HV) and wear rate (4.5×10-8 g/m ( and corrosion rate equals to (CR= 0.454×10-6 mpy) in hank‟s solution with increased voltage thickness layer (44μm). The actual improvement was done by duplex process under best conditions for anodizing and MAO processes. Results are shown increase in the hardness after coating from (164 to 483.6)HV , wear rate (2.5×10-8 g/m), corrosion rate equals to (CR= 0.137×10-6 mpy) in hank‟s solution and the thickness layer (56.1μm). The amount of ion released are less than that of the base alloy in Hank solution equal to (0.0229) ppm for uncoated specimens , the best specimens for anodizing and MAO equal to (0.0217, and 0.0209) ppm respectively , and for duplex coating reduced to (0.0193) ppm. The MAO and duplex coating has a strong antibacterial effect that could prevent the bacteria growth.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب