مقايسه ريزساختار، خواص مكانيكي، رفتار سايشي، خوردگي و خواص زيستي پوشش برپايه نيتريد زيركونيوم و پوشش آنتروپي بالاي TiZrNbSiCu)Nx) بر روي آلياژكبالت-كروم-موليبدن براي كاربرد ايمپلنت زانو

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژِي

كارشناسي ارشد

در اين پژوهش به بررسي و بهبود خواص سطحي ايمپلنت‌هاي زانو با هدف كاهش سايش، خوردگي و رهايش يون‌هاي فلزي پرداخته شده است. درسال هاي اخير، با افزايش ميانگين سني جمعيت، بروزمشكلات زانو درافراد به طورقابل توجهي افزايش يافته است به گونه‌اي كه منجر به استفاده از ايمپلنت زانو شده است. ايمپلنت هايي كه امروزه بيشتر استفاده مي‌شوند ازجنس فولادهاي زنگ‌نزن، آلياژهاي كبالت-كروم-موليبدن و آلياژهاي تيتانيوم هستند. از بين اين آلياژها، ايمپلنت‌هاي زانو در حال حاضر معمولاً از آلياژهاي كبالت-كروم ساخته مي‌شوند. استفاده از ايمپلنت‌هاي زانو عموما همراه با مشكلاتي از جمله شل شدن ايمپلنت، بيماري هاي التهابي، و آلرژي به دليل سايش بين فلز وپليمر(پلي اتيلبن با وزن مولكولي بالا) مي‌باشد كه اين مورد آخر منجر به رهايش بيشتر يون هاي كبالت وكروم ‌ مي‌شود. بحث سايش متاثر از فرايند توليد ايمپلنت زانو و ساختار سطحي ايمپلنت مي‌باشد. به دليل وجود كربن در تركيب آلياژ كبالت-كروم،‌كاربيدهايي با سختي بالا در قطعه رسوب كرده كه در كنار سختي بالا بيرون‌زدگي‌هاي ميكروسكوپي را در سطح پروتز نهايي ايجاد مي‌كنند. اين كاربيدهاي بيرون زده در سطح باعث سايش سطح مفصلي نرم‌تر (پلي اتيلبن با وزن مولكولي بالا) مي‌شود. يكي از راه‌هاي جلوگيري از سايش سطحي استفاده از فرآيندهاي پوشش‌دهي در سطح است. امروزه اعمال پوشش روي سطوح ايمپلنت ‌تا حدود زيادي مشكلات مربوط به سايش را كاهش داده و خواص سطحي ايمپلنت ها‌ مانند ‌سختي، مقاومت به سايش، ضريب اصطكاك و ميزان رهايش يون را بهبود داده است. از بين پوشش‌هاي مختلف، پوشش‌هاي نيتريدي ازجمله پوشش‌هاي برپايه نيتريد زيركونيوم به دليل خواص مناسب از قبيل سازگاري زيستي بالا، مقاومت به سايش مناسب، سختي بالا و مقاومت به خوردگي بالا به عنوان پوشش‌هاي مرجع در اين صنعت كاربرد گسترده‌اي پيدا كرده‌اند. اين پوشش‌ها به روش‌هاي مختلف و به طور خاص از طريق رسوب فيزيكي از فاز بخاراعمال مي‌شوند. در عين حال نياز به خواص بهتر و با پيشرفت درمهندسي سطح پوشش هاي نيتريدي آنتروپي بالاكه مقاومت به سايش، خوردگي و خواص مكانيكي بهتري نسبت به پوشش معمول دارند، معرفي شده‌اند. هدف از اين پژوهش اعمال و بررسي ريزساختار، خواص مكانيكي، خوردگي و زيستي پوشش آنتروپي بالاي TiZrNbSiCu)Nx) مي‌باشد. در اين پژوهش پوشش‌هاي بر پايه نيتريد زيركونيوم و پوشش آنتروپي بالاي TiZrNbSiCu)Nx) با استفاده از فرآيند رسوب از فاز بخار بر روي زيرلايه كبالت-كروم-موليبدن اعمال شدند. از آناليز پراش پرتو ايكس وميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني جهت بررسي ساختاربلوري وريزساختار پوشش‌ها استفاده شد. توپوگرافي پوشش‌هاي اعمالي از ميكيروسكوپ نيروي اتمي (AFM) بررسي شدند. همچنين خواص مكانيكي و خوردگي پوشش‌ها توسط دستگاه نانوايندنتيشن ودستگاه پلاريزاسيون بررسي شدند. نتايج بررسي‌ها نشان داد كه پوشش آنتروپي بالاي TiZrNbSiCu)Nx) اعمالي، بهبود قابل توجهي در سختي، خوردگي وسايش نسبت به خواص پوشش برپايه نيتريد زيركونيوم دارد.

235602

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان