هدف از انجام این تحقیق ایجاد پوشش سرامیکی زیرکونیا و پوشش سرامیکی- کامپوزیتی، زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت بر روی فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم، به روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی و بررسی زیست سازگاری آن در محلول رینگر و بزاق مصنوعی می‌باشد. حمام الکترولیت با استفاده از محلول (g/lit6) k_zZrF₆ در آب ساخته شد. بررسی ساختار و ترکیب پوشش‌های ایجاد شده به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و دستگاه XRD انجام گردید که نتایج حاکی از تشکیل سرامیک زیرکونیا و همچنین کامپوزیت سرامیکی زیرکونیا – هیدروکسی آپاتیت بر روی فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم بود. نتایج آزمایش خوردگی با روش ولتامتری سیکلی نشان داد که تغیرات ترکیبی در سطح باعث بهبود خواص خوردگی در محلول‌های رینگر و بزاق مصنوعی می شود. همچنین مقاومت به سایش و ضریب اصطکاک نمونه ها با استفاده از دستگاه پین روی صفحه مورد بررسی قرار گرفت. سختی و زبری نمونه ها نیز اندازه‌گیری شد. بررسی نتایج به دست آمده نشان داد که تغییر مورفولوژی سطحی باعث بهبود خواص سایشی و بالارفتن سختی و زبری سطح می گردد. در پایان نتایج تست‌های خوردگی و سایش در محلول‌های رینگر و بزاق مصنوعی برای دوزیرلایه تیتانیوم و فولاد ضدزنگ 316ال مورد مقایسه قرار گرفت و این نتیجه حاصل شد که فولاد ضد زنگ 316ال می‌تواند جایگزین مناسبی برای ایمپلنت‌های تیتانیومی باشد.

واژگان کلیدی: زیرکونیا، هیدروکسی آپاتیت، فولاد ضد زنگ 316ال، تیتانیوم، فرآیند پلاسمای الکترولیتی کاتدی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

چکیده

فصل اول:کلیات

1-مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………. 2

فصل دوم :تئوری

2-1- کاشتنی‌های فلزی و آلیاژی…………………………………………………………………………………….. 7

2-2- بیوسرامیک‌ها…………………………………………………………………………………………………….. 9

2-3- تاریخچه و گسترۀ بیوسرامیک‌ها…………………………………………………………………………….. 10

2-4- معرفی زیرکونیا………………………………………………………………………………………………….. 14

2-4-1- خواص ریزساختاری زیرکونیا …………………………………………………………………………….. 19

2-4-2- ترکیب و خواص زیرکونیا ………………………………………………………………………………….. 16

2-4-3- سازگاری زیستی زیرکونیا ………………………………………………………………………………….. 17

2-4-4- کاربرد زیرکونیا در پزشکی ………………………………………………………………………………… 18

2-4-5- پوشش زیرکونیا برای کاشتنی بدن ………………………………………………………………….. 20

2-5- معرفی هیدروکسی آپاتیت …………………………………………………………………………………….. 23

2-5-2- خواص هیدروکسی آپاتیت ……………………………………………………………………………….. 24

2-5-3- کاربرد هیدروکسی آپاتیت در پزشکی……………………………………………………………….. 26

2-5-4- تهیه هیدروکسی آپاتیت ……………………………………………………………………………………. 27

2-6-1- پوشش‌دهی به روش پاشش پلاسمایی……………………………………………………………… 28

2-6-2- پوشش‌دهی به روش رسوب دهی الکتریکی تعلیقی ………………………………………. 28

2-6-3- پوشش‌دهی به روش فشردن گرم(HIP)………………………………………………………….. 29

2-6-4- پوشش‌دهی به روش پراکنش پرتویونی و پراکنش فرکانس رادیویی………………. 29

عنوان صفحه

2-6-5- پوشش‌دهی به روش پاشش پرسرعت سوخت اکسیژن ………………………………….. 29

2-6-6-پوشش‌دهی به روش سل-ژل……………………………………………………………………….. 30

2-7- عملیات پوشش‌دهی پلاسمایی الکترولیتی ………………………………………………………….. 30

2-7-1- تاریخچه ……………………………………………………………………………………………………… 30

2-7-2- اصول فیزیکی و شیمیایی الکترولیزپلاسمایی…………………………………………………… 31

2-7-3- خصوصیات جریان- ولتاژ……………………………………………………………………………….. 33

2-7-4- مکانیزم‌های فرآیند EPT………………………………………………………………………………….. 35

فصل سوم:روش تحقیق

3-1- تجهیزات و مواد مصرفی مورد نیاز ……………………………………………………………….39

3-2- آماده‌سازی نمونه‌ها…………………………………………………………………………………….. 39

3-3- تهیه هیدروکسی آپاتیت …………………………………………………………………………… 40

3-4- عملیات پوشش‌دهی به روش پلاسمای الکترولیتی کاتدی (PET)…………………… 40

3-5-تست ها و آنالیزهای پس از پوشش دهی……………………………………………………………….. 43

3-5-1- بررسی مورفولوژی و ریز ساختارها …………………………………………………………………… 43

3-5-2- تست سایش ……………………………………………………………………………………………. 43

3-5-3-تست ریز سختی………………………………………………………………………………………… 44

3-5-4- تست زبری …………………………………………………………………………………………….. 45

3-5-5- بررسی رفتار خوردگی …………………………………………………………………………. 45

عنوان صفحه

فصل چهارم: :بحث و نتیجه‌گیری

4-1- بهینه سازی محلول الکترولیت …………………………………………………………… 49

4-2-عملیات پلاسمای الکترولیتی کاتدی (PET) به منظور ایجاد پوشش Zro₂……… 51

4-2-عملیات پلاسمای الکترولیتی کاتدی (PET) به منظور ایجاد پوشش zro₂-HA 52

4-4-بررسی‌های ریزساختار و مورفولوژی سطح…………………………………………………. 54

4-4-1-بررسی مورفولوژی سطح فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا. 54

4-4-2- بررسی ریزساختار فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا………… 56

4-4-3-بررسی مورفولوژی سطح فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت 59

4-4-4- بررسی ریز ساختار فولاد ضد زنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا-

هیدروکسی آپاتیت ………………………………………………………………………. 62

4-5-خواص مکانیکی …………………………………………………………………………… 65

4-5-1- سختی سطح …………………………………………………………………………… 65

4-5-2-زبری ………………………………………………………………………………….. 66

4-6-خواص سایشی و اصطحکاک……………………………………………… 67

4-6-1- خواص سایشی و اصطحکاک فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیرکونیا در

هوا……………………………………………………………………………. 67

4-6-2- خواص سایشی و اصطکاک تیتانیوم با پوشش زیرکونیا در هوا…………….. 70

4-6-3- خواص سایشی و اصطکاک فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیر کونیا و زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر …………………………………. 73

4-6-4- خواص سایشی و اصطکاک تیتانیوم با پوشش زیرکونیا و زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر 78

عنوان صفحه

4-6-5- مقایسه بین فولاد ضد زنگ 316 ال تیتانیوم با پوشش زیرکونیا و زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت 83

4-6-6- خواص سایشی و اصطکاک فولاد ضد زنگ 316 ال با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول بزاق مصنوعی 84

4-6-7- خواص سایشی و اصطکاک تیتانیوم بدون پوشش و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول بزاق مصنوعی……………….. 86

4-6-8- مقایسه بین فولاد ضدزنگ 316ال و تیتانیوم با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی

آپاتیت ………………………. 90

4-7-بررسی رفتار خوردگی…………………………… 90

4-7-1- بررسی خوردگی در نمونه های فولاد ضد زنگ 316 ال بدون پوشش، با پوشش زیرکونیا و با پوشش زیرکونیا-هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر ……………. 90

4-7-2- بررسی خوردگی در نمونه های تیتانیوم بدون پوشش، با پوشش زیرکونیا و با پوشش زیرکونیا-هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر ……………. 91

4-7-3- مقایسه خوردگی نمونه‌های تیتانیوم بدون پوشش و با پوشش زیرکونیا با نمونه فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول رینگر…………. 92

4-7-4- بررسی خوردگی در نمونه های تیتانیوم بدون پوشش و تیتانیوم و فولاد ضد زنگ 316ال با پوشش زیرکونیا- هیدروکسی آپاتیت در محلول بزاق مصنوعی………….. 93

فصل پنجم:نتیجه‌گیری

5-1-نتیجه‌گیری……………… 95

5-2-پیشنهادات………….. 96

مقدمه

واژه و اصطلاح بسیار نزدیک و مرتبطی که برای درک اهداف علم مواد زیستی- پزشکی مهم است و به فهم تعریف بیومواد کمک می‌کند سازگاری زیستی است[1]است. بر طبق تعریف ویلیامز، سازگاری زیستی یا زیست سازگاری عبارت است از: توانایی یک ماده برای ایفای نقش در یک کاربرد ویژه و اجرای یک وظیفه خاص به گونه‌ای که توام با دریافت پاسخ صحیح و مناسب از طرف بافت میزبان باشد[70]. همچنین ماده‌ای را می‌توان زیست سازگار نامید که در محیط زیستی (بیولوژیکی) کیفیت غیر مخرب داشته و تنها واکنش بدن در مقابل آن تشکیل بافت باشد این مواد شامل مثال‌هایی چون فولادهای ضد زنگ هستند[70].

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید