- بهمن ۱۵, ۱۳۹۸
- ارسال شده توسط: سعید بیگی
- بخش: مقالات
پوشش تیتانیوم
تیتانیوم به طور قابل توجهی استحکام بالاتری نسبت به دو فلز آلومینیوم و منیزیم دارد، اگرچه چگالی بالای تیتانیوم به این معنی است که نسبت استحکام به وزن برای سه فلز تقریبا مشابه است. این فلز اغلب اولین انتخاب برای مهندسانی است که به دنبال یافتن جایگزین مناسبی برای فولاد در اجزای تحت تنش است. این فلز همچنین مقاومت به خوردگی بالا داشته و دارای زیست سازگاری بسیار بالا است.
- متاسفانه، هزینه بالای استخراج و ساخت ممکن است تجاری سازی آن را مختل کند.
در صنعت، تیتانیوم میتواند در موارد زیر استفاده شود:
- سازه‌هایی که در معرض آب دریا قرار دارند، به علت مقاومت بالا در برابر خوردگی
- ایمپلنت‌های مفصل ران و ایمپلنت‌های دندانی، به دلیل زیست‌سازگاری و مقاومت بالا
اگر هزینه اهمیتی نداشته باشد، تیتانیوم انتخاب مناسبی به عنوان یک ماده با استحکام بالا و سبک است. با توجه به تحولات در فن آوری‌های پوشش‌دهی و آلیاژهای مورد مطالعه، منیزیم مقرون به صرفه به طور فزاینده‌ای به عنوان سبک‌ترین فلز در حال گسترش است. هر سه فلز معمولاً به عنوان فلزات سبک، همراه با مواد کامپوزیتی و حتی فولادهای با مقاومت بالا در نظر گرفته می‌شوند.
محدوده وسیعی از تکنیک‌ها شامل PEO، روکش کاری، پوشش‌های تبدیلی، رسوب فیزیکی فاز بخار، اصلاح سطحی توسط لیزر و غیره برای بهبود خصوصیات سطحی تیتانیوم و آلیاژهای آن به کار برده شده اند. متأسفانه برخی از این روش‌ها محدودیت های خاصی مثل پیچیدگی فرایند و چسبندگی ضعیف پوشش را داشته به طوری که توسعه و ایجاد یک روش ساده و موثر برای برقراری اثرات مفید بیولوژیکی در سطح ضروری است. پوشش اعمال شده با روش PEO دارای یک ساختار دو لایه شامل یک لایه عایق و یک لایه خارجی متخلخل است. پوشش های اعمال شده با این روش دارای چسبندگی مناسب به زیر لایه بوده و در نتیجه کارآیی بیولوژیکی ایمپلنت‌های پوشش داده شده با این روش بالا است. از جمله مزایای اعمال پوشش PEO، مقرون به صرفه بودن، مقاومت به خوردگی بالا، سختی بالا و چسبندگی عالی پوشش به زیر لایه است.
نشان داده شده است که اعمال پوشش کامپوزیتی بیوسرامیکی به روش PEO بر روی آلیاژ Ti-6Al-4V شامل فازهای کلسیم آپاتیت، هیدروکسی آپاتیت و پروسکیت (CaTiO۳) بر روی آلیاژ Ti-6Al-4V با روش PEO به طور موفقیت آمیزی انجام می‌شوند. همچنین، عناصر Ca و P به طور یکنواخت بر روی پوشش‌های PEO توزیع شده و مقادیر Ca و P با افزایش زمان پوشش‌دهی افزایش می‌یابد. پوشش‌های ایجاد شده با فرآیند PEO استحکام چسبندگی خوبی با زیر لایه داشته و با افزایش زمان پوشش‌دهی این استحکام افزایش می‌یابد.در آلیاژ Ti-6Al-4V، اکسید وانادیوم موجود در لایه پسیو حل شده و سبب تولید و نفوذ جاهای خالی در لایه اکسیدی شده شده می‌گردد. در مورد آلیاژهای حاوی نیوبیوم، افزودن نیوبیوم به عنوان عنصر آلیاژی، اثر تثبیت کنندگی بر فیلم سطحی این آلیاژها دارد.