تعديل سطحي ثنائي الطبقة (اوكسيد التيتانيوم/فضة) لسبيكة Ti-15Zr-13Nb للتطبيقات الطبية

الباحث

ايمان ياسر حسين حمزه

المشرف

جاسم محمد سلمان المرشدي - نبأ ستار راضي

الجامعة

جامعة بابل

الكلية / القسم

كلية هندسة المواد / هندسة المعادن

الشهادة

ماجستير

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Ti-15Zr-13Nb Alloy; Surface Modification; Titania; Silver Coating

تهدف الدراسة الحالية إلى استخدام سبيكة Ti-15Zr-13Nb على نطاق واسع في عمليات الزراعة الطبية الحيوية نظرًا لخصائصها الاستثنائية مثل التوافق الحيوي ومقاومة التآكل . ومع ذلك، قد تتعرض هذه الغرسات لبعض التأثيرات غير المواتية مثل العدوى الحيوية والتآكل والبلى مع عدم وجود اندماج العظمي، مما قد يتسبب في فشل نهائي لزراعة العظام. ولذلك، فإن تطوير الخصائص السطحية المطلوبة لزراعة Ti يعد مسألة مهمة، ويتطلع العديد من الباحثين إلى تطوير هذه السبائك لتتناسب مع البيئة المعادية لجسم الإنسان. في هذه الدراسة، تم استخدام طريقتين لتعديل سطح سبيكة Ti 15Zr13Nb مع ظروف مختلفة لكل تعديل، تم تنفيذ تقنية الأنودة في إلكتروليت يحتوي على 0.8M NaF في 1M H3PO4 عند جهد مطبق 10,5)) V ومدة زمنية (45,30,15) دقيقة. تم دراسة تأثير الأكسدة الأنودية لـ Ti تحت ظروف محددة على البنية والشكل والتضاريس وقابلية التبلل إلى جانب السلوك الكهروكيميائي لكل من السطح غير المعالج والسطح المعدل من خلال تطوير طبقات تيتانيا (TiO2). بعد عملية الأنودة، تم تحليل العينات من خلال تقنيات التوصيف المختلفة. تم تحليل التشكل السطحي وتحليل الطور للعينات غير المؤكسدة والمؤكسدة عن طريق المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) وحيود الأشعة السينية (XRD)وزاوية التلامس ، على التوالي. أشارت النتائج التي تم الحصول عليها إلى العوامل المثلى للأنودة مثل الفولتية، والزمن ، والتأثير على مقياس أوكسيد الأنودة 10V)، 30min)E. بعد ذلك تم ترسيب الفضة لتكوين طبقة ثنائية (TiO2/Ag) بالترسيب الفيزيائي للبخار (تقنية البلازما المتطايرة DC) عند جهد (1400V) وتيار (20) مللي أمبير وبزمن (2) ساعة. تم تحديد خصائص الطلاء لـ (E(10V,30min وAg Coating و(Bilayer ES(TiO2/Ag عن طريق المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) و(EDS) ومجهر القوة الذرية (AFM) ويتم تحديد المراحل الناتجة بواسطة الأشعة السينية. الحيود (XRD)، الاختبار الميكانيكي (الصلادة الدقيقة، واختبار الالتصاق). الاختبار الكهروكيميائي في المحلول نورمل سلاين باستخدام اختبار الاستقطاب الديناميكي. علاوة على ذلك، تم دراسة السلوك المضاد للبكتيريا مع السلالات البكتيرية للإشريكية القولونية لطبقة الطلاء. أظهرت نتائج الاختبارات وجود طبقة ثنائية (TiO2/Ag) تتشكل بصلادة عالية (363HV) ومعدل تآكل يساوي (CR= 0.482023×10-3 mpy) في المحلول نورمل سلاين مع زيادة سمك الطبقة (448.7 نانومتر) وزيادة قابلية البلل، وكانت قيم زاوية الاتصال 35.917o درجة. أظهرت نتائج الاختبار نشاطًا مضادًا للبكتيريا مع سلالات الإشريكية القولونية. الطبقة الثنائية (TiO2/Ag) لها تأثير قوي مضاد للجراثيم، وتأثير منع نمو البكتيريا. وكذلك بالنسبة لنتائج الالتصاق عند فحص المقاومة وجد أن قوة الالتصاق مقبولة. تم تحقيق أفضل النتائج عند Es (ثنائية الطبقة TiO2/Ag) وبالتالي تعتبر هذه النسبة هي النسبة المثلى في هذه الدراسة بهدف تحسين سطح سبيكة Ti-15Z-13Nb

The current study aims to use Ti-15Zr-13Nb alloy is widely applied for biomedical implants owing to its exceptional properties such as biocompatibility, corrosion resistance. However, these implants may undergo from some unfavorable effects like bio infection , corrosion, wear along with the lack of osseointegration, which could cause an ultimate failure to orthopedic implants. Therefore, the development of required surface properties of Ti implants is an important issue, many researchers are looking to develop these alloys to suit the hostile environment of the human body. In this study, Two surface modification methods Ti 15Zr13Nb alloy were used with different conditions for each modification, the Anodization technique was carried out in electrolyte contains a 0.8M NaF in 1M H3PO4 at an applied voltage ( 5, and 10) V and time duration of 15, 30, and 45 min. Therefore, the influence of anodic oxidation of Ti under specific conditions on the structure, morphology, topography, and wettability along with the electrochemical behavior of both untreated surface and modified surface by developing titania (TiO2) layers have been investigated. After anodization process, the specimens were analyzed through different characterization techniques. The surface morphology and phase analysis of the non-anodized and anodized specimens were analyzed by scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD),Contact Angle , respectively. The obtained results indicated the optimum factors of anodic such as voltages, and times, effect on anodic oxide scale E (10V, 30min). After that, silver deposition to form bilayer (TiO2/Ag )by physical vapor deposition (DC sputtering plasma technique) at a voltage of (1400V) and a current of (20) mA with times of (2) hrs. The coating characteristics are identified of E(10V,30min) ,Ag Coating, Bilayer (TiO2/Ag) by scanning electron microscopy (SEM), (EDS), atomic force microscopy (AFM) and the resulted phases are identified by X-Ray diffraction (XRD), mechanical test (micro hardness, and adhesion test). The electrochemical test in the Normal Saline solution using a potentiodynamic polarization test . Moreover, the antibacterial behavior with bacterial strains of E. coli is investigated for the coating layer. The results of the tests showed bilayer (TiO2/Ag) which is formed high hardness (363HV) and corrosion rate equals to (CR= 0.482023 mpy) in Normal Saline solution with increased thickness layer (448.7nm) and increase wettability, and it was the contact angle values 35.917o . Test results showed antibacterial activity with E. coli strains. bi-layer (TiO2/Ag) has strong antibacterial effect, the effect of preventing bacterial growth. And also for the adhesion results upon examination of the resistance, it was found that it had acceptable adhesion strength. The best results were achieved when Es( bilayer TiO2/Ag) hence this ratio is regarded the optimal ratio in this study for the aim of enhancing the surface of the Ti-15Z-13Nb alloy.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب