پوشش دهی الکتروشیمیایی کلسیم فسفات بر روی زیرلایه کامپوزیتی Ti-10 Mo-X (TiC & TiB2) تهیه شده به روش تف جوشی قوس پلاسما

در پژوهش کنونی کامپوزیت Ti-10Mo-X (TiC & TiB2) ساخته شده به روش متالورژی پودر با مقادیر مختلف تقویت کننده های سرامیکی 4 ≤ X ≤ 5/0 برای توسعه زیست مواد جدید انتخاب شد. هدف از این مطالعه، ایجاد پوشش کلسیم فسفات (CaP) با کیفیت و ترکیب فازی مطلوب بر روی کامپوزیت مذکور جهت کاربردهای پزشکی است.

کامپوزیت Ti-10Mo-X (TiC & TiB2) به روش تف جوشی قوس پلاسما تحت فشار اولیه MPa 10، فشار میانی MPa 20 و فشار نهایی MPa 50 در دمای C1150 تف جوشی شد. سپس پوشش CaP به روش رسوب دهی الکتروشیمیایی در چگالی جریان های مختلف mA.cm-2 5/0، 6/0 و 7/0 توسط جریان DC به مدت زمان 30 دقیقه بر روی این کامپوزیت اعمال شد. از میکروسکوپ الکترونی نوری (OM) جهت بررسی توزیع تخلخل در زیرلایه استفاده شد. به منظور بررسی خواص فیزیکی زیرلایه ها نیز ابتدا چگالی تف جوشی و سپس چگالی نسبی بر اساس روش ارشمیدس اندازه گیری شد. همچنین برای بررسی استحکام کششی زیرلایه های تف جوشی شده، آزمون کشش انجام شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی توزیع انرژی پرتو ایکس (EDS) و پراش اشعه ایکس (XRD) و آنالیز طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) به ترتیب جهت بررسی مورفولوژی، ترکیب شیمیایی، ساختار فازی و شناسایی پیوند ها در پوشش استفاده شد. ترشوندگی پوشش های CaP با استفاده از روش اندازه گیری زاویه تماس قطره ساکن انجام شد. همچنین ارزیابی زیست فعالی با غوطه وری نمونه های پوشش دار در محلول شبیه سازی بدن (SBF) انجام گرفت.

با افزایش درصد تقویت کننده های سرامیکی به دلیل حذف تخلخل، چگالی و استحکام کششی زیرلایه ها افزایش یافت. بررسی ریزساختار پوشش ها نیز نشان داد که علاوه بر دانسیته جریان اعمالی، ویژگی های زیرلایه نظیر درصد تخلخل ها و میزان آب دوستی که تحت تاثیر درصد تقویت کننده مورد استفاده می باشد، بر روی مورفولوژی پوشش CaP تاثیر می گذارد. با افزایش چگالی جریان اعمالی، از کیفیت ظاهری پوشش کاسته شد و مقدار تخلخل افزایش یافت. همچنین مقدار عددی نسبت کلسیم به فسفر در پوشش حاصل تحت چگالی جریان اعمالی  mA.cm-25/0 بر روی زیرلایه های 1.0-T1150 و 2.0-T1150 به ترتیب 60/1 و 67/1 به دست آمد که تقریبا برابر با نسبت موجود در استخوان طبیعی می باشد. نتایج آنالیزهای (FTIR) و (XRD) نیز نشان داد که پوشش ایجاد شده بر روی زیرلایه های کامپوزیتی مذکور عمدتا حاوی فاز هیدروکسی آپاتیت (HA) می باشد. همچنین پس از 3، 5 و 7 روز غوطه وری نمونه پوشش دار در محلول شبیه سازی شده بدن (SBF)، لایه متشکل از کره های آپاتیت تشکیل شد که نشان دهنده قابلیت بالای مینرالیزاسیون آپاتیت در سطح نمونه می باشد و لذا نمونه پوشش دار تهیه شده زیست فعالی مناسبی دارد.

با توجه به نتایج مطالعات، چگالی جریان  mA.cm-25/0 برای دستیابی به پوششی با کیفیت مناسب و نسبت P/ Caمشابه با استخوان انتخاب شد.