فهرست مطالب

فصلنامه علوم و مهندسی سطح ایران
پیاپی 49 (پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1401/05/15
  • تعداد عناوین: 3
|
  • مسعود مشرفی فر، مرتضی زند رحیمی*، هادی ابراهیمی فر، امین حکیمی زاد صفحات 1-17

    استفاده از روشی سازگار با محیط زیست به نام اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی (PEO) بر آلومینیوم و آلیاژهای آن برای ایجاد درجای پوششی با خواص مطلوب بسیار موردتوجه است. از جمله پارامترهای تاثیرگذار بر روند فرایند PEO و عملکرد پوشش های تهیه شده، ترکیب زیرلایه است. در این تحقیق، تاثیر افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه بر فرایند اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی با جریان پالسی دو قطبی در یک حمام الکترولیتی پایه سیلیکاتی انجام شد. نتایج نشان داد سرعت افزایش ولتاژ مثبت با افزایش مقدار سیلیسیوم درحالت جریان ثابت کاهش می یابد و مقادیر ولتاژ مثبت با شروع اکسیداسیون به یکدیگر نزدیک می شوند. از میکروسکوپ الکترونی روبشی برای ارزیابی مورفولوژی و ساختار پوشش و از آزمون تفرق اشعه ایکس، برای فازیابی استفاده شد. با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه از 1 تا 13 درصد وزنی، علاوه بر کاهش ضخامت و زبری پوشش ها، متوسط سرعت پوشش دهی نیز از 1 به 43/0 میکرومتر بر دقیقه کاهش پیدا کرد. همچنین با افزایش درصد سیلیسیوم زیرلایه مورفولوژی آتشفشانی بر مورفولوژی پنکیکی در رشد پوشش غالب شده و سطحی متخلخل با حفراتی پراکنده در ساختار آن مشاهده شد. نتایج حاصل از آزمون پراش پرتو ایکس نشان داد که، پوشش ها عمدتا حاوی مخلوط γ-Al2O3، η-Al2O3، δ-Al2O3، SiO2، مقدار کمی مولایت و برخی از فازهای آمورف بودند.

    کلیدواژگان: اکسیداسیون الکترولیتی پلاسمایی، پوشش دهی، آلیاژ آلومینیوم- سیلیسیوم
  • بی بی راه نجات، ناهید حسن زاده نعمتی*، سید خطیب الاسلام صدرنژاد، محمدعلی شکرگزار صفحات 19-28

    زیست فعالی و خواص آنتی باکتریال از فاکتورهای موثر بر موفقیت آمیز بودن کاشتنی تیتانیمی مورد استفاده در ارتوپدی است. در پژوهش حاضر بررسی عوامل مذکور با پوشش دهی تیتانیم توسط پوشش کامپوزیتیHP (پوشش حاوی نسبت یکسان هیدروکسی آپاتیت (HA) و بتا تری کلسیم فسفات (ꞵ-TCP)  و نانوذرات نقره مورد مطالعه قرار گرفت. برای این منظور پوشش کامپوزیتی یکنواخت HP و nAg از طریق سل-ژل بر تیتانیم انجام شد. مشخصه یابی پوشش کامپوزیتی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) به همراه آنالیز پراش انرژی پرتو ایکس (EDX)، آزمون MTT و چسبندگی باکتریایی انجام شد. نتایج نشان داد که تیتانیم با پوشش HP/nAg علاوه بر توانایی ایجاد خواص آنتی باکتریایی و زیست فعالی، در نسبت برابر از HA و ꞵ-TCP، زنده مانی و تکثیر سلولی نسبت به نمونه بدون پوشش افزایش داده است. نتایج کلی حاصل از ارزیابی های بیولوژیکی نشان داد، پوشش سل-ژل حاوی HP (ꞵ-TCP:HA = 50:50) همراه با 2 درصد وزنی nAg بر ورقه های Ti یک کاندید مناسب برای مطالعات بعدی می باشد.

    کلیدواژگان: تیتانیم، نقره، هیدروکسی آپاتیت، بتا تری کلسیم فسفات، سل-ژل
  • ندا کامکار، احمد کیوانی*، میلاد بهامیریان، آرش فتاح الحسینی صفحات 29-44

    بهبود مقاومت به خوردگی یکی از اهداف اصلی کاشتنی های ارتوپدی است. هدف از این پژوهش بهبود کیفیت و ارتقای کارایی کاشتنی های آلیاژ منیزیم AZ31 از طریق اعمال پوشش های فسفاتی حاوی نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت و اکسید روی به روش اکسیداسیون میکرو قوس (MAO) است. برای این منظور ابتدا اثر افزودن نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت در حالت جریان ثابت ارزیابی شد. پس از آن پارامترهای موثر در این روش از جمله زمان و چرخه ی کار مورد مطالعه قرار گرفت. رفتار خوردگی نمونه ها با استفاده از آزمون طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (EIS) و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک در محلول رینگر ارزیابی شد. بررسی های ریزساختاری و آنالیز فازی پوشش ها به وسیله ی آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM/EDS) و پراش پرتو ایکس (XRD) قبل و بعد از آزمون خوردگی نشان دهنده ی عملکرد بهتر پوشش تولید شده در محلول حاوی 3 گرم بر لیتر حاوی نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت در مدت زمان 7 دقیقه و چرخه ی کار 50 درصد است.

    کلیدواژگان: فرایند اکسیداسیون میکرو قوس، آلیاژهای منیزیم، مقاومت به خوردگی، نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت
|
  • Masoud Moshrefifar, Morteza Zandrahimi, Hadi Ebrahimifar, Amin Hakimizad Pages 1-17

    The use of an environmentally friendly method called plasma electrolytic oxidation (PEO) on aluminum and its alloys to create a coating with desirable properties is very important. One of the parameters affecting of PEO process as well as the performance of the prepared coatings is the composition of the substrate. In this study, the effect of increasing the percentage silicon of substrate on the plasma electrolytic oxidation process with bipolar pulse current in a silicate-based electrolytic bath was investigated. The results showed that at constant current, the rate of increase of positive voltage decreases with increasing the amount of silicon and the values of positive voltage approach each other with the onset of oxidation. Scanning electron microscopy was used to evaluate the morphology and structure of the coating and X-ray diffraction test was used for phase detection. With increasing the percentage silicon of substrate from 1 to 13% by weight, in addition to reducing the thickness and roughness of the coatings, the average coating speed also decreased from 1 to 0.43μm / min. As the Si content of the substrate increases, volcano-shaped morphology dominated over pancake morphology in the growth of the coating and a porous surface with scattered micro-pores in its structure was observed. The results showed coatings mainly containing mixtures of γ-Al2O3, η-Al2O3, δ-Al2O3, SiO2 and a small amount of mullite and some amorphous phases.

    Keywords: Plasma electrolytic oxidation, Coating, Aluminum-Silicon alloy
  • Bibi Rahnejat, Nahid Hassanzadeh Nemati, S.K. Sadrnezhaad, MohammadAli Shokrgozar Pages 19-28

    Bioactivity and antibacterial properties have been recognized as important factors which can result in the success of titanium- based replacements in the orthopedic surgeries. In the present study, silver nanoparticles (nAg) and HP particles (containing the same ratio of hydroxyapatite (HA) and β-tricalcium phosphate (β-TCP)) were coated on titanium substrate through using sol-gel method to induce both bioactivity and antibacterial properties. The prepared composite coating then was characterized via scanning electron microscopy (SEM ) equipped with X-ray diffraction (EDX), bioactivity assessment, anti-bacterial evaluation, and 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (M TT) test. The obtained results showed that HP/nAg coating on titanium substrate enhanced bioactivity, anti-bacterial performance, and cell viability comparable with pure titanium. The overall results indicated that the coated substrate containing HP (β-TCP/HA = 50:50) with 2% nA g on Ti plates can be a reliable candidate for further studies.

    Keywords: Titanium, Silver, Hydroxyapatite, β-tricalcium phosphate, Sol-gel
  • Neda Kamkar, Ahmad Keyvani, Milad Bahamirian, Arash Fattah-alhosseini Pages 29-44

    mproving corrosion resistance is one of the main goals of orthopedic implants. In this regard, this study aims to improve the quality and efficiency of the AZ31 M agnesium alloy by phosphate coatings containing hydroxyapatite and ZnO nanoparticles by M AO method. For this purpose, first, the effect of adding hydroxyapatite nanoparticles in constant current mode was investigated and then the effective parameters in this method, including time and duty cycle, were studied. Corrosion behavior of the coatings was investigated in Ringer's solution by potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). M icrostructural and phase studies of coatings by field emission scanning electron microscopy (FESEM /EDS) and X-ray diffraction (XRD) analysis before and after corrosion test showed better performance of the coating produced in the electrolyte containing 3 grams per liter of hydroxyapatite nanoparticles in 7 minutes and 50% duty cycle.

    Keywords: Micro-arc Oxidation Technique, Magnesium Alloys, Corrosion Resistance, Hydroxyapatite Nanoparticles