عنوان

ایجاد پوشش کامپوزیتی TiC/N+-HA بر روی آلیاژ NiTi به روش نیتریداسیون پلاسمای الکترولیتی برای کاربردهای زیست پزشکی

Country Code

IR

Number

۴۲۰۳پ

.Language of Text, Soundtrack etc

فارسی

Country of publication

IR

Title Proper

ایجاد پوشش کامپوزیتی TiC/N+-HA بر روی آلیاژ NiTi به روش نیتریداسیون پلاسمای الکترولیتی برای کاربردهای زیست پزشکی

General Material Designation

[پایان‌نامه]

Parallel Title Proper

Deposition of TiC/N-HA composite coating on NiTi alloy by plasma electrolytic saturation for biomedical applications

First Statement of Responsibility

/لیلا چیت‌ساز خویی

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی مواد

Date of Publication, Distribution, etc.

، ۱۳۹۹

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۵۸ص.

Other Physical Details

:

Text of Note

زبان: فارسی

Text of Note

زبان چکیده: فارسی

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Text of Note

مصور، جدول، نمودار

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسی مواد

Date of degree

۱۳۹۹/۰۶/۰۱

Body granting the degree

صنعتی سهند

Text of Note

آلیاژ NiTi علی رغم داشتن ویژگی‌های مناسب جهت کاربردهای زیست پزشکی، به دلیل سطح زیست خنثی و آزاد کردن یون نیکل، به تنهایی قابل استفاده نبوده و باید عملیات بهبود سطح روی آن انجام گیرد .از جمله این عملیات، ایجاد پوشش زیست سازگار و زیست فعال در سطح را می‌توان نام برد .در این پژوهش، امکان تشکیل پوشش کامپوزیتیHA + TiNبه روش اشباع پلاسمای الکترولیتی همزمان با فرایند الکتروفورتیک، بر روی آلیاژ NiTi بررسی شده است .در مرحله اول به منظور ایجاد پوشش نیتریدی از نمک‌های آمونیومی در الکترولیت استفاده شد .بررسی‌ها نشان دادند که ترکیبات نیتریدی تنها در حضور مقادیر مختلف از نمک‌های آمونیومی قابل تشکیل نیستند .بنابراین در ادامه از ترکیبات آلی حاوی نیتروژن مانند اوره و تری‌اتانول‌آمین که منبع غنی از نیتروژن و کربن هستند، در الکترولیت استفاده شد .همچنین به منظور افزایش هدایت الکتریکی الکترولیت مقادیر مختلف نیترات آمونیوم نیز مورد استفاده قرار گرفت .نتایج حاصل از آزمونXRD - GIنشان داد که ترکیب سرامیکیTiC ۲.۰N۸.۰ در سطح آلیاژ NiTi تشکیل شده است .همچنین افزایش غلظت نیترات‌آمونیوم در الکترولیت از ۲ تا ۵ درصد وزنی، به دلیل افزایش دانسیته جریان پوشش‌دهی، باعث افزایش انرژی تخلیه‌های الکتریکی در سطح شده و حفرات و تخلخل‌های عمیقی در سطح پوشش ایجاد شد .مطابق با نتایج حاصل از آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی، با افزایش غلظت نیترات‌آمونیوم در الکترولیت فرایند پوشش‌دهی، مقاومت به خوردگی نمونه به دلیل وجود حفرات و تخلخل‌های عمیق در سطح پوشش، کاهش یافت .در نتیجه الکترولیت حاوی ۲ درصد وزنی نیترات آمونیوم به عنوان الکترولیت بهینه انتخاب شد .در ادامه تاثیر چرخه‌کاری، فرکانس و زمان بر خواص پوشش بررسی شد .نتایج نشان دادندکه، افزایش انرژی پالس در فرایند پوشش‌دهی با افزایش انرژی تخلیه‌های الکتریکی در سطح باعث افزایش اندازه تخلخل‌های سطحی و تخریب سطح پوشش می‌شود .در مرحله بعد تاثیر غلظت نانوذره HA در الکترولیت فرایند پوشش‌دهی بر کیفیت و خواص پوشش حاصل بررسی شد .تصاویرSEM - FEاز سطح پوشش‌ها نشان دادند که افزایش غلظت نانوذره از ۳ تا ۳۰ گرم بر لیتر در الکترولیت، باعث پرشدن حفرات و کاهش تخلخل‌های سطحی شده و پوشش متراکم‌تری حاصل شد .همچنین در نمونه پوشش‌داده شده در الکترولیت حاوی ۳۰ گرم بر لیتر نانوذره، ترک‌های متعددی حاصل شد که می‌تواند به دلیل ولتاژ اعمالی بالاتر برای این پوشش باشد .نتایج آزمون پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نیز کاهش مقاومت به خوردگی نمونه پوشش داده شده در الکترولیت حاوی ۳۰ گرم بر لیتر نانو ذره را به دلیل وجود ترک‌های عمیق در پوشش، ثابت کرد .بنابراین غلظت ۲۰ گرم بر لیتر نانو ذره در الکترولیت به عنوان غلظت بهینه انتخاب شده و پوشش کامپوزیتیHA + TiC/Nدر این الکترولیت بر روی NiTi اعمال شد .آنالیزهایXRD- GI، XPS وSEM - FEنشان دادند که نانوذره HA بدون تجزیه شدن و یا تشکیل ترکیبات جدید در پوشش قرار گرفته و باعث پر شدن تخلخل‌ها و افزایش تراکم پوشش شده است .مطابق با نتایج آزمون نانو فروروندگی تشکیل پوشش در سطح آلیاژ NiTi باعث افزایش سختی و مدول الاستیک آن( سختی و مدول الاستیک NiTi به ترتیب برابر GPa ۴/۴۳ و GPa ۷۵/۵۱) شده و حضور نانو ذرات HA در پوشش باعث کاهش سختی از مقدار GPa ۱۱/۶۵ به GPa ۹/۲۴ و مدول الاستیک از GPa ۱۵۷/۶۷ به GPa ۱۳۱/۵ شده است که به دلیل سختی پایین‌تر سرامیک هیدروکسی آپاتیت نسبت به کربونیترید تیتانیوم است .همچنین قرارگیری نانو ذرات HA در پوشش به دلیل پرکردن تخلخل‌های سطحی و تشکیل پوشش متراکم باعث کاهش زبری سطح از مقدار nm ۵۶۸/۴ به nm ۵۰۶/۲ و افزایش زاویه تماس با قطره‌ی SBF از ۲۲ درجه به ۳۲ درجه شده است .همچنین شدت جریان خوردگی در حضور نانوذرات HA ازA/cm ۲ ۰/۰۶۴ به ۰/۰۳۴ کاهش یافته است .در نهایت نتایج بررسی‌های زیستی نشان داد که حضور نانوذرات HA در پوشش، زیست سازگاری و زیست فعالی سطح را به‌طور قابل توجهی بهبود داده است

Text of Note

In this study, the hybrid Plasma Electrolytic Saturation-Electrophoretic Deposition (PES-EPD) method was used to deposit TiN + Hydroxyapatite (HA) composite coating on NiTi alloy for biomedical applications. In this regard, four types of urea-based electrolytes with various amounts of NH4NO3 were employed. The effect of electrolyte composition on the characteristics of the formed layer was studied using scanning electron microscopy. The results showed that the pore size of coating was increased by increasing the concentration of NH4NO3.The Grazing Incidence X-ray Diffraction (GIXRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) demonstrated that TiC0.2N0.8 and NiTiO3 were formed after the deposition process. Also, HA nanoparticles incorporated to the coating without any decomposition or reaction with the other phases. To evaluate the effect of HA nanoparticles on structural, mechanical and electrochemical performance of TiC/N coating, the field emission scanning electron microscope, the nano-indentation test and potentiodynamic polarization test were utilized. The results confirmed that, TiC/N+HA composite coating had low porosities and dense microstructure in comparison with TiC/N coating. Likewise, corrosion current density of the coating was decreased from 0.064 to 0.034 (A/cm2) in the presence of HA nanoparticles. Such behavior was related to the embedded HA nanoparticles in the coating which fill the coating porosities. The nano-indentation test results revealed that the incorporation of HA nanoparticles in TiC/N coating decreases its hardness from 11.65 GPa to 9.24 GPa and elastic modulus from 157.67 GPa to 131.5 GPa, due to lower hardness and elastic modulus of hydroxyapatite than TiC/N. The bioactivity studies were done by samples immersion in a simulated body fluid for 10 days at 37 oC. The results showed that presence of HA nanoparticles in the TiC/N coating increases the number of apatite spheres on its surface. The in-vitro studies indicated that applying the TiC/N+HA composite coating enhances the osteoblast cells proliferation and activity in comparison to the TiC/N surface. The coating wettability, chemical composition, surface charge, and mechanical properties are important factors that could be effective in this improvement

ba

Parallel Title

Deposition of TiC/N-HA composite coating on NiTi alloy by plasma electrolytic saturation for biomedical applications

آلیاژ حافظه‌دارNiTi

هیدروکسی آپاتیت

پوشش کربونیتریدی

اشباع پلاسمای الکترولیتی

زیست سازگاری

زیست فعالی

Subject Term

NiTi shape memory alloy; Hydroxyapatite; Carbonitride coating; Plasma electrolytic saturation; Biocompatibility; Bioactivity

Subject Term

آلیاژ حافظه‌دارNiTi ، هیدروکسی آپاتیت، پوشش کربونیتریدی، اشباع پلاسمای الکترولیتی، زیست سازگاری، زیست فعالی

چیت‌ساز خویی، لیلا

خلیل علافی، جعفر، استاد راهنما

اطمینان‌فر، محمدرضا، استاد مشاور

Country

ایران

Date of Transaction

20230913

Call Number

مواد ،۷۰۶۵۱ ،۱۳۹۹

Host name

ی‌تیزوپماک‍ ش‌شوپ‍ داجیا TiC/N+-HA ژایلآ ی‌ور رب‍ NiTi ی‌کشزپ‍ ت‌سیز ی‌اهدربراک‍ ی‌ارب‍ ی‌تیلورتکلا ی‌امسلاپ‍ ن‌ویسادیرتین‍ ش‌ور ه‌ب‍.pdf

Access number

عادی

Compression information

عادی

Date and Hour of Consultation and Access

4203.pdf

Date and Hour of Consultation and Access

p70651.pdf

Bits per second

0

Contact for access assistance

ایمانی

Electronic Format Type

متن

File size

0

Record control number

پ۴۲۰۳

Public note

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y