ارزيابي اثرات دماي اكسيداسيون حرارتي بر خواص ساختاري و رفتار خوردگي تيتانيم خالص تجارتي

Evaluation of the Effects of Thermal Oxidation Temperature on Structural Properties and Corrosion Behaviour of Commercial Pure Titanium

اثرات دماي اكسيداسيون حرارتي بر ساختار ميكروسكوپي، تركيب شيميايي سطح و رفتار خوردگي تيتانيم خالص تجارتي مورد تحقيق قرار گرفته است. به اين منظور، نمونه‌هاي تيتانيم خالص تجارتي در محدوده دمايي 400 تا C° 800 به‌مدت يك ساعت به‌صورت همدما اكسيد شدند تا لايه اكسيد با ضخامت‌هاي متفاوت در سطح ايجاد شود. سپس آزمون‌هاي مشخصه‌يابي شامل متالوگرافي، بررسي ميكروسكوپي، ريزسختي‌سنجي و پلاريزاسيون در محلول سرم فيزيولوژيك انجام شد. ساختار سطح مقطع و ضخامت لايه اكسيد با استفاده از ميكروسكوپ نوري مورد بررسي قرار گرفت. عمق نفوذ و نحوه توزيع اكسيژن توسط روش طيف‌سنجي نشر نوري با تخليه پلاسمايي (GDOES) بررسي شد. نتايج حاصل نشان داد كه با افزايش دماي اكسيداسيون در كل محدوده مورد بررسي، ضخامت لايه اكسيد و عمق نفوذ اكسيژن افزايش مي‌يابد. همچنين، در محدوده دمايي 400 تا C° 600 با افزايش ضخامت لايه اكسيد، مقاومت به خوردگي افزايش يافته ولي در محدوده دمايي 600 تا C° 800 با افزايش دماي اكسيداسيون، به‌دليل وقوع پديد ورقه‌ورقه‌شدن موضعي لايه اكسيد، مقاومت به خوردگي كاهش مي‌يابد. بر اين اســــاس، دماي C° 600 به‌عنوان دماي بهينه براي اكسيداسيون حرارتي تيتانيم خالص تجارتي به منظور حصول حداكثر مقاومت به خوردگي به‌دست آمد.

The effect of thermal oxidation temperature on microstructure, surface chemical composition and corrosion behaviour of commercial pure titanium (CP) are investigated. For this goal and creation of oxide layer with different thickness, the samples of CP titanium isothermally oxided at temperature range of 400-800 °C for duration of an hour. Microscopic studies, microhardness measurements, and polarization test in the physiological environment have been applied for characterisation and evaluation of the surface layer. The structure of cross section and oxide layer thickness evaluated by employing optical microscopic examination. Diffusion depth and distribution of oxygen in substrate characterized by glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES). Results show that oxide layer thickness and diffusion depth are increased by an increase of oxidation temperature. At oxidation temperature range of 400-600 °C, increasing oxide layer thickness led to enhancement of corrosion resistance. On the other hand, increasing of oxidation temperature in the range of 600-800 °C caused decreasing of corrosion resistance due to local spullation phenomenon of oxide layer. Concequently, temperature of 600?C was achieved as an optimum temperature for thermal oxidation of commercial pure titanium for corrosion resistance.