بررسي اثر پارامترهاي ولتاژ و زمان در تشكيل پوششهاي حاوي تيتانيا و هيدروكسي آپاتيت روي آلياژ Ti-6Al-4V توسط فرآيند PEO

Investigating the effects of voltage and time in formation of Titania and Hydroxyapatite coating on Ti-6Al-4V by PEO process

اعمال پوششهاي بيوسراميكي حاوي تيتانيا و هيدروكسي آپاتيت روي آلياژهاي تيتانيم، باعث افزايش چشمگير مقاومت به خوردگي و زيست سازگاري اين آلياژها ميشود. يكي از روش هاي اعمال اين پوششها استفاده از اكسيداسيون الكتروليتي پلاسمايي (PEO) است، كه ايجاد پوششهايي با ضخامت كافي و چسبندگي مناسب ميكند. در اين تحقيق، با تغيير ولتاژ و زمان و در غلظت مناسب الكتروليت، هيدروكسي آپاتيت به همراه تيتانيا بهطور مستقيم توسط فرآيند PEO روي آلياژ Ti-6Al-4V ايجاد شد. مورفولوژي و سطح مقطع پوششها توسط ميكروسكوپي الكتروني روبشي، تركيب شيميايي توسط آناليز پراش اشعه ايكس و توپوگرافي توسط آناليز ميكروسكوپي نيروي اتمي بررسي و سختي پوشش توسط نانوسختي سنجي تعيين شد. بررسيها نشان داد كه جهت تشكيل هيدروكسي آپاتيت كريستالي به همراه تيتانيا، حداقلي از ولتاژ نياز است كه در زير آن مقدار هيدروكسي آپاتيت تشكيل نمي شود. همچنين با افزايش زمان عمليات، مقدار هيدروكسي آپاتيت ايجاد شده افزايش يافت. كريستال هاي هيدروكسي آپاتيت ايجاد شده داراي شكل تيغه اي و ضخامت نانومتري بودند.

Applying titania and hydroxyapatite bioceramic coating on titanium alloys increases corrosion resistance and biocompatibility of the alloys. PEO (Plasma Electrolytic Oxidation) is one of the effective techniques for producing this type of coating. This method produces coating with enough thickness and appropriate adhesion. In this study titania and hydroxyapatite were directly deposited on Ti-6Al-4V by applying PEO process in a suitable electrolyte by changing voltage and time parameters. Morphology and cross section, chemical composition, topography and hardness of coating were investigated by scanning electron microscope (SEM), X-ray diffraction (XRD), atomic force microscope (AFM) and nano indentation test respectively. The results indicated the formation of hydroxyapatite crystals with titania needs a minimum voltage (500 volt). By increasing the operation time, the amount of the formed hydroxyapatite was increased. The hydroxyapatite crystals were rod-shaped with nano-sized thickness.