ايجاد پوشش هاي حاوي تيتانيا و هيدروكسي آپاتيت روي آلياژ Ti-6Al-4V توسط فرآيند PEO و عمليات تكميلي هيدروترمال و بررسي خواص خوردگي آن در محيط شبيه سازي شده بدن

Applying Titania and Hydroxyapatite coating on Ti-6Al-4V by PEO and hydrothermal processes and investigating its corrosion behavior in simulated body environment

پوشش هاي بيوسراميكي حاوي تيتانياي متخلخل در كنار سطح پوشيده از هيدروكسي آپاتيت باعث افزايش چشمگير مقاومت به خوردگي و زيست سازگاري آلياژهاي تيتانيم ميشود. در اين تحقيق ابتدا از فرآيند اكسيداسيون الكتروليتي پلاسمايي (PEO) در زمان ها و ولتاژهاي مختلف جهت ايجاد تيتانياي حاوي كلسيم و فسفر روي آلياژ Ti-6Al-4V استفاده شد. سپس نمونه بهينه، در زمانهاي مختلف مورد عمليات هيدروترمال قرار گرفت، تا كريستالهاي هيدروكسي آپاتيت در تخلخل هاي تيتانيا جوانه زند. مورفولوژي و سطح مقطع پوشش ها توسط ميكروسكوپي الكتروني روبشي، تركيب شيميايي توسط آناليز پراش اشعه ايكس، توپوگرافي توسط ميكروسكوپي نيروي اتمي و سختي توسط نانوسختي سنجي تعيين شدند. همچنين رفتار خوردگي پوشش ها توسط آزمايش هاي پلاريزاسيون و طيف نگاري امپدانس الكتروشيميايي مورد مطالعه قرار گرفت. بررسيها نشان داد، عمليات هيدروترمال روي نمونه بهينه، به تشكيل فاز كريستالي هيدروكسي آپاتيت روي تخلخل هاي تيتانيا منجر ميشود. كريستال هاي ايجاد شده داراي شكل كلوخهاي و ابعاد نانومتري هستند. همچنين پوششهاي ايجاد شده مقاومت به خوردگي زيرلايه تيتانيمي را در محيط شبيه سازي شده بدن به مقدار قابل توجه ي افزايش ميدهند.

Titania porous bioceramic coating covered by hydroxyapatite causes the substrate to be more corrosion resistant and biocompatible. In this study, Ca and P contained titania was coated on Ti-6Al-4V alloy substrate by applying plasma electrolytic oxidation (PEO) with changing parameters such as time and voltages. After obtaining optimized sample, then it was treated hydrothermally at different time intervals until hydroxyapatite crystals were nucleated on titania porosities. Morphology and cross section, chemical composition, topography and hardness of the coating were investigated by scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD), Atomic force microscope (AFM) and nano indentation test, respectively. Also, the corrosion behaviors of the coating were studied by polarization and electrochemical impedance spectroscopy. According to the obtained results, hydrothermal treatment on optimized sample causes the formation of hydroxyapatite crystals in Titania porosities. These crystals are in nanometric dimensions and lumped shape. In addition, the coating on the substrate caused an increase in corrosion resistance of the sample in simulated body environment considerably.