ساخت و مشخصه يابي پوشش شيشه زيست فعال زيركونيا به روش سل ژل روي زيرلايه فولاد زنگ نزن 316 ال و ارزيابي زيست سازگاري آن

Fabrication and Characterization of Sol–Gel Derived Bioactive Glass/Zirconia Composite Coating for Biocompatibility Improvement of AISI 316L Stainless Steel

شيشه زيست فعال از جمله بيومواد مناسب و مصرفي در درمان هاي استخوان (ارتوپدي) و دندانپزشكي است. ساخت پوشش‌هاي كامپوزيتي شيشه زيست فعال با اجزاي نانومتري مثل زيركونيا مي تواند خاصيت زيست فعالي را مطلوب تر و باعث بهبود خواص مكانيكي پوشش گردد و زيست سازگاري زيرلايه فلزي كاشتني در بدن را بهبود بخشد. هدف از اين پژوهش ، تهيه و مشخصه يابي پوشش شيشه زيست فعال- زيركونيا به روش سل- ژل روي فولاد زنگ نزن 316 ال و ارزيابي رفتار خوردگي زيرلايه فلزي با پوشش و بدون پوشش است. مواد پيش‌ساز اوليه اصلي شامل تترا اتيل اورتوسيليكات، تري اتيل فسفات، نيترات كلسيم و نانوذرات زيركونياست. پوشش به وسيله روش سل- ژل در فرايند لايه نشاني چرخشي روي فولاد زنگ نزن 316 ال اعمال شد. ريخت‌شناسي و ريزساختار سطح نمونه هاي پوشش داده شده به كمك ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) بررسي گرديد. از روش پراش پرتوي ايكس (XRD) و آناليز عنصري با طيف سنجي توزيع انرژي پرتوي ايكس(EDS) نيز براي مشخص كردن تركيب فازها و شناسايي عناصر موجود در پوشش استفاده شد. سختي پوشش ها با دستگاه ريزسختي-سنج اندازه گيري شد. آزمون هاي الكتروشيميايي پلاريزاسيون پتانسيوديناميكي در دو محلول فيزيولوژيكي گوناگون و بمنظور مقايسه رفتار خوردگي نمونه هاي فولادي با پوشش شيشه زيست فعال- زيركونيا و بدون پوشش انجام گرفت. نتايج نشانگر حصول پوشش تقريباً يكنواخت و بدون عيب و نواقص ظاهري قابل توجه روي زيرلايه فولاد زنگ نزن 316 ال است. پوشش شيشه زيست فعال- زيركونيا مقاومت خوردگي زيرلايه را بهبود داد. به گونه اي كه چگالي جريان خوردگي در نمونه هاي پوشش دار كم‌تر از نمونه هاي بدون پوشش بود. جمع بندي نتايج حاكي از آن بود كه پوشش شيشه زيست فعال- زيركونياي اعمال شده به روش سل- ژل مي تواند رفتار خوردگي و در نتيجه، زيست سازگاري كاشتني فلزي مصرفي در پزشكي را بهبود بخشد.

The aim of this research was fabrication and characterization of bioactive glass/zirconia composite coating via the sol-gel method for corrosion behavior improvement of metallic substrate. Coating was produced on AISI 316L stainless steel (SS) substrate by spin-coating technique. Structural characterization techniques including XRD, SEM and EDS were used to investigate the microstructure, morphology and the chemical composition of the coating. The hardness of coating was evaluated using knoop microhardness test method. Electrochemical potentiodynamic polarization tests were performed in two different types of physiological solutions at 37 ?C in order to determine and compare the corrosion behavior of the coated and uncoated SS specimens. Crack-free and homogeneous bioactive glass/zirconia composite coatings were obtained without major defects. The composite coating also improved corrosion resistance of the AISI 316L SS substrates as the corrosion current density of coated samples in comparison with pristine samples was decreased. It was concluded that the sol-gel bioactive glass/zirconia composite coating can be used for improvement of corrosion behavior and thus biocompatibility of the 316L SS substrates.