بهینه سازی فرایند اکسیداسیون حرارتی و اثرات عملیات شیمیایی سطحی تیتانیم برای کاربرد بیومواد

در این پژوهش، فرایند اکسیداسیون حرارتی به عنوان روشی جهت بهبود خواص سطحی تیتانیم ارزیابی شد و تاثیر آن بر رفتار خوردگی و زیست فعالی تیتانیم مورد بررسی قرار گرفت. از اهداف اولیه این تحقیق امکان سنجی انجام اکسیداسیون حرارتی تیتانیم در کوره هوا به منظور ساده سازی این فرایند بود. فعالسازی نمونه ها قبل از اکسیداسیون به دو صورت انجام شد؛ تعدادی از نمونه ها فقط در محلول اسیدی برای چند دقیقه غوطه ور شد و تعدادی دیگر در محلول قلیایی naoh در دمای c°60 به مدت 10 ساعت قرار گرفتند. آزمون اکسیداسیون در محدوده دمایی c°800-400 در اتمسفر معمول کوره مقاومتی انجام شد. نمونه ها با نرخ °c/min5 تا دمای مورد نظر گرم شده، به مدت یک ساعت در آن دما قرار گرفته و سپس در کوره تا دمای محیط سرد شدند. بررسی مقاومت خوردگی و رفتار زیست فعالی نمونه های عملیات شده در محلول های مشابه بدن انجام گرفت. ارزیابی خواص سطحی با استفاده از sem، edx، متالوگرافی، سختی سنجی، tga، gds و نوار چسب صورت پذیرفت. نتایج بدست آمده حاکی از آن بود که اکسیداسیون حرارتی موجب ایجاد لایه اکسیدی و منطقه ای نفوذی در زیر آن می شود و سخت شدن سطح را به دنبال دارد که افزایش دما این پدیده را تشدید می کند. آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیکی نشان داد که فرایند اکسیداسیون حرارتی موجب بهبود رفتار خوردگی می شود . روند مشاهده شده برای هر دو نوع فعالسازی مشابه بود ولی نمونه های قلیایی شده مقاومت خوردگی بهتری نشان دادند. نمونه های اکسیداسیون حرارتی شده در دماهای c°400 و c°500 زیست فعالی کمی از خود نشان دادند. نمونه هایی که قبل از اکسیداسیون حرارتی قلیایی شده بودند رفتار زیست فعال مناسبی نشان دادند و دمای c°600 به عنوان دمای مناسب برای ایجاد رفتار زیست فعالی و خوردگی مناسب شناخته شد. جمع بندی یافته های تحقیق حاضر نشان می دهد که اکسیداسیون حرارتی تیتانیم در هوا امکان پذیر است و بر هر دو خصوصیت خوردگی و زیست فعالی، تاثیر دارد. بهینه سازی فرایند با توجه به این دو مشخصه بطور همزمان توسط محققین قبلی مدنظر قرار نگرفته است.