Iranian Journal of Ceramic Science & Engineering

fa پوشش دو لایه HA/TiO2 بر روی زیرلایه Ti-6Al-4V به روش کند و پاش مگنترون RF Applying and Characterization of Physical – Chemical Properties of HA and TiO2 Coatings on Ti-6Al-4V Alloy سراميک‌هاي زیستی (بیوسرامیک‌ها) Bioceramics پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">در تحقیق حاضر، لایه‌هایی از HA ، TiO2 و HA/TiO2 با روش کند و پاش مگنترون AC و DC بر روی زیرلایه Ti-6Al-4V پوشش داده شدند. در این جا با تعیین پارامترهای بهینه پوشش‌دهی که برای هیدروکسی آپاتیت توان W 175 و برای تک لایه تیتانیا نسبت آرگون به اکسیژن (Ar/O2) 70/30 بود، نمونه دو لایه HA/TiO2 پوشش‌دهی گردید. به منظور بررسی فازهای تشکیل شده، مورفولوژی و زبری سطح به ترتیب از پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) بهره گرفته شد. همچنین اثر دما در عملیات حرارتی بر رشد لایه هیدروکسی آپاتیت مورد بررسی قرار گرفت. با غوطه‌وری نمونه‌ها درون مایع شبیه‌سازی بدن (SBF) آزمایش خوردگی نیز انجام شد. نتایج XRD وجود فازهای HA و TiO2 را در پوشش‌های مربوطه تائید می‌کنند. ضمن این که مشاهده گردید با انجام عملیات حرارتی بر روی نمونه چند لایه، پیک‌های مربوط به HA رشد داشته و نیز مقاومت به خوردگی بهبود یافته است؛ به طوری که شاخص دانسیته جریان خوردگی از مقدار mA.cm-2 041/0 برای نمونه تک لایه هیدروکسی آپاتیت، به مقدار  015/0 ،  007/0 و 003/0 به ترتیب برای نمونه‌ با پوشش چند لایه عملیات حرارتی نشده و نمونه‌های چند لایه عملیات حرارتی شده در °C 500  و °C 800 کاهش یافت. بدین ترتیب نمونه چند لایه عملیات حرارتی شده در °C 800 بهترین مقاومت به خوردگی را دارا بود. همچنین تصاویر SEM حاکی از تشکیل لایه نازکی از HA و TiO2 با ضخامتی در حدود nm 300 دارد. داده‌های AFM بیان می‌دارند که زبری سطح زیرلایه بدون پوشش با اعمال پوشش‌های تک لایه HA و TiO2 و چند لایه HA/TiO2 بهبود یافته است. طبق این داده‌ها نمونه‌های تک لایه TiO2 و HA زبری سطح تقریباً یکسان (در حدود  64) داشتند. در مورد نمونه چند لایه عملیات حرارتی نشده، عدد  5/73 بهبود خوبی در زبری سطح را نشان می‌دهد. برای چند لایه عملیات حرارتی شده در °C 800 این عدد به شدت افزایش یافته و شاهد رشد شدیدی بوده است که نشان از اثر بسیار مثیت انجام عملیات حرارتی بر خواص سطحی پوشش‌ هیدروکسی آپاتیت می‌باشد.. </div> In current research, single HA, single TiO2, and double layer HA/TiO2 coatings was applied on Ti-6Al-4V substrate by AC/DC magnetron sputtering method with obtained optimum parameters. The parameters were: power 175 W to coat single HA layer, optimum Ar/O2 ratio of 30/70 for coating TiO2 thin film, both which applied for HA/TiO2 multilayer coating sample. In addition, the effect of heat treatment temperature on hydroxyapatite layer growth was investigated. Phase formation, morphology, and roughness of coatings’ surface were investigated by X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), and Atomic Force Microscope (AFM), respectively. Also, the effect of exposing samples to simulated body fluid (SBF) was studied. SEM images confirmed the formation of calcium phosphate precipitations on the surface of coatings. The XRD patterns and EDS analysis results showed the precipitations formed on surface of coatings were calcium phosphate phases. The corrosion test showed that the corrosion resistance of heat-treated HA/TiO2 multilayer coating was improved, 0.041 A.cm-2 in comparison with 0.015, 0.007, and 0.003 for single HA, untreated multilayer, heat-treated multilayer at 500ºC and 800ºC, respectively. SEM micrographs showed that at same periods of soaking samples into SBF, more precipitation formed on HA/TiO2 coating in than HA coating which indicates the improvement of bioactivity of Ti implants with applying the HA coatings, also showing 300 nm thick layers of HA and TiO2 on the alloy surface. AFM results showed that surface roughness of uncoated Ti alloy was improved by applying coatings of single HA, single TiO2, and multilayer HA/TiO2. The results of AFM also demonstrates that the single HA and single TiO2 coatings had similar surface roughness ( 64 Å) while untreated multilayer coating had an improved roughness of 73.5Å. The surface roughness was increased drastically for heat-treated multilayer sample at 800ºC due to positive effect of heat treatment on hydroxyapatite coating’s surface properties. هیدروکسی آپاتیت, لایه نازک, Ti-6Al-4V, کند و پاش مگنترون Hydroxyapatite, Thin Films, Ti-6Al-4V, Magnetron Sputtering. 9 25 http://ijcse.ir/browse.php?a_code=A-10-350-2&slc_lang=fa&sid=1 حمید جعفری hamid.jafariiii@gmail.com 10031947532846003130 10031947532846003130 No مرتضی تمیزی فر tamizifar@iust.ac.ir 10031947532846003131 10031947532846003131 Yes علی نعمتی nemati@sharif.edu 10031947532846003132 10031947532846003132 No