Electrochemical Deposition of ZrO۲ Nanocomposite Coatings on NiTi alloy
نام نخستين پديدآور
/ارسلان نظافتی
وضعیت نشر و پخش و غیره
نام ناشر، پخش کننده و غيره
: مهندسی مواد
تاریخ نشرو بخش و غیره
، ۱۳۹۸
مشخصات ظاهری
نام خاص و کميت اثر
۹۰ص.
ساير جزييات
:
يادداشت کلی
متن يادداشت
زبان: فارسی
متن يادداشت
زبان چکیده: فارسی
یادداشتهای مربوط به نشر، بخش و غیره
متن يادداشت
چاپی - الکترونیکی
یادداشتهای مربوط به مشخصات ظاهری اثر
متن يادداشت
مصور
یادداشتهای مربوط به پایان نامه ها
جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن
کارشناسی ارشد
نظم درجات
مهندسی مواد- شناسایی و انتخاب مواد
زمان اعطا مدرک
۱۳۹۸/۰۶/۰۱
کسي که مدرک را اعطا کرده
صنعتی سهند
یادداشتهای مربوط به خلاصه یا چکیده
متن يادداشت
آلیاژ نیکل- تیتانیم (NiTi) به علت برخوردار بودن از خواصی مانند حافظه داری شکلی، سوپر الاستیسیته و مقاومت به خوردگی مناسب، به طور گسترده ای در زمینه پزشکی مورد استفاده قرار گرفته است .با اینحال نگرانی هایی در رابطه با رفتار خوردگی این آلیاژ در محیط بدن و آزاد شدن یون نیکل در آن وجود دارد .یون سمی نیکل می تواند موجب ایجاد مشکلاتی چون آلرژی و سرطان شود .بنابراین به منظور به کار بردن NiTi در کاربرد های زیست پزشکی، لازم است عملیات اصلاح سطحی بر روی آن انجام شود .یکی از روش های اصلاح سطحی زیست مواد فلزی، استفاده از پوشش های سرامیکی زیرکونیا است .زیرکونیا به علت دارا بودن خواصی چون چقرمگی شکست خوب، استحکام مکانیکی بالا، مقاومت خوردگی و سایشی زیاد و زیست سازگاری عالی، می تواند خواص سطحی زیست مواد فلزی مانند NiTi را بهبود بخشد .روش های متعددی برای ساخت پوشش های زیرکونیا مورد استفاده قرار گرفته است که از میان آن ها، روش رسوب نشانی الکترو شیمیایی به علت برخوردار بودن از مزایایی مانند خلوص بالای مواد ته نشین شده، کنترل دقیق ترکیب و ریز ساختار رسوب و هزینه کم مواد و تجهیزات به عنوان روش مناسب برای رسوب دهی زیرکونیا در این تحقیق انتخاب شد .به این منظور ۲ راهبرد برای رسوب نشانی الکترو شیمیایی پوشش های زیرکونیا در نظر گرفته شد .در راهبرد اول، رسوب نشانی الکترولیتی فیلم های نازک زیرکونیا در محلول های آبی نمک زیرکونیل نیترات تحت دانسیته جریان های مختلف انجام شد و سپس عملیات حرارتی در دمای ۴۵۰ صورت گرفت .مشخصه یابی پوشش ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی(FESEM) ، طیف سنجی توزیع انرژی اشعه ایکس (EDS) و آنالیز نقشه ای EDS انجام شد و رفتار خوردگی پوشش ها با آزمون پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک و میزان آزاد شدن یون Ni با طیف سنجی جذب اتمی (AAS) مورد ارزیابی قرار گرفت .تصاویر FESEM نشان دادند که با افزایش دانسیته جریان، مقدار و تراکم رسوبات ایجاد شده و اندازه نانو ذرات تشکیل شده افزایش می یابد .افزایش دانسیته جریان، موجب افزایش مقاومت خوردگی و کاهش رهایش یون نیکل شد .در راهبرد دوم، رسوب نشانی الکترو شیمیایی زیرکونیا با استفاده از افزودنی پلی کاتیونی پلی اتیلن ایمین (PEI) در حلال ترکیبی اتانول- آب حاوی نمک زیرکونیل کلراید صورت گرفت و پوشش های ضخیم کامپوزیتیZrO ۲- PEIدر غلظت های مختلف PEI تهیه شدند .مشخصه یابی این پوشش ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) ، آنالیز عنصری نقشه ایEDS ، طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و آزمون پلاریزاسیون صورت گرفت .آنالیز FTIR از پوشش هایZrO ۲- PEIوجود هر دو جزءZrO ۲ و PEI را در رسوبات به دست آمده تایید کرد .مقایسه تصاویر گرفته شده از سطح پوشش های کامپوزیتیZrO ۲- PEIو فیلم های نازک زیرکونیا نشان داد که استفاده از افزودنی PEI باعث کاهش ترک خوردگی و افزایش قابل ملاحظه در یکنواختی پوشش های تهیه شده می شود .افزایش غلظت PEI در محلول موجب افزایش یکنواختی پوشش ها شد .تصاویر SEM سطح مقطع پوشش هایZrO ۲- PEIنشان داد که با افزایش غلظت PEI در محلول، ضخامت پوشش ها افزایش می یابد .منحنی های پلاریزاسیون پوشش هایZrO ۲- PEIنشان دادند که با افزایش غلظتPEI ، مقاومت خوردگی پوشش ها افزایش می یابد.
متن يادداشت
Due to its well-known shape memory effect, super-elasticity and good corrosion resistance, NiTi alloys have been widely used in medical field. However, there is some concern related to corrosion behavior of this alloy and Ni ion releasing. The toxic Ni ion can cause allergic and carcinogenic reactions and thus some serious health problems. Therefore, the surface of NiTi should be treated for biomedical applications. One of surface treatment procedures of metallic biomaterials is to apply zirconia (ZrO2) ceramic coatings. ZrO2 coatings can improve surface properties of NiTi, due to its high fracture toughness, high wear and corrosion resistance and excellent biocompatibility. Several methods have been developed for fabrication of ZrO2 coatings. Among them, Electrochemical Deposition (ED), because of its advatages like high purity of deposited materials, precise control of composition and microstructure of deposits and low cost of equipments and materials, was the method of choice in the present study. Two strategies were considered for ED of ZrO2. In the first strategy, electrolytic deposition of thin ZrO2 films was done in zirconyl nitrate aqueous solutions by applying different durrent densities and then the obtained films were heat treated at 450. Characterization of the films were done by Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS) and EDS mapping analysis. Corrosion behavior and Ni ion release of the films were assessed by potentiodynamic polarization and Atomic Absorption Spectroscopy (AAS), respectively. FESEM images indicated that increasing of current density can increase amount and density of the obtained deposits and also the size of produced nanoparticles. The corrosion resistance of films improved by increasing of the current density and Ni ion release was reduced. In the second strategy, ED of ZrO2 was done by using different concentrations of poly(ethylenimine) (PEI) as an additive in a zirconyl chloride containing mixed ethanol-water solvent and thick composite ZrO2-PEI coatings were obtained. Characterization of these coatings was done by Scanning Electron Microscopy (SEM), EDS mapping, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and potentiodynamic polarization test. FTIR analysis of ZrO2-PEI coatings verified existence of both ZrO2 and PEI component in the obtained deposits. Comparision between the surface images of composite ZrO2-PEI coatings and thin ZrO2 films indicated that the PEI additive can reduce cracking and significantly increase homogeneity of the coatings. Increasing of PEI concentration in solutions led to more homogeneous coatings. SEM images of the cross section of ZrO2-PEI coatings indicated that by increasing of PEI concentration in solutions, the thickness of coatings also increases. Polarization curves of ZrO2-PEI coatings indicated that the corrosion resistance of coatings is improved by PEI concentration increase
خط فهرستنویسی و خط اصلی شناسه
ba
عنوان اصلی به زبان دیگر
عنوان اصلي به زبان ديگر
Electrochemical Deposition of ZrO۲ Nanocomposite Coatings on NiTi alloy