طراحی ترکیب شیمیایی یک نوع پوشش از آلیاژ چند جزئی بر پایه زیرکونیوم با ساختار شیشه‌ای بر روی زیر لایه فولاد زنگ نزن ۳۱۶ به روش مگنترون اسپاترینگ

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد.

2 دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد.

3 دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد.

4 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان.

doi
10.71753/ma.2024.1127077
چکیده

اعمال پوشش‌هایی با ساختار آمورف بر روی ابزارها و تجهیزات پزشکی می‌تواند باعث بهبود رفتار زیست سازگاری آنها گردد. یکی از این پوشش‌ها، پوشش‌های لایه‌نازک شیشه فلزی پایه زیرکونیوم می‌باشد. هدف از انجام این پژوهش طراحی یک آلیاژ جدید هفت جزئی با ساختار شیشه‌ای بر پایه زیرکونیوم و اعمال آن بر روی فولاد زنگ نزن ۳۱۶ (مورداستفاده برای ابزارهای جراحی) می‌باشد. مطالعات نشان می‌دهد عناصری همچون مس و نقره و حتی آلومینیوم در این ساختار شیشه‌ای باعث ایجاد خاصیت آنتی باکتریال، کروم باعث افرایش مقاومت به خوردگی و سیلیسیم و بور باعث افزایش تمایل به آمورف شدن ساختار می‌گردند. پس از بررسی‌های ترمودینامیکی در زمینه پیش‌بینی امکان آمورف شدن ساختار و کاهش احتمال تشکیل هرگونه فاز کریستالی در پوشش ایجاد شده و محاسبه فاکتور عدم تطابق، ابتدا آلیاژی با ترکیب شیمیایی Zr 30 Cu 20 Al 10 Ag 10 Cr 10 Si 10 Br 10 طراحی شد. در مرحله بعد عناصر موردنظر با نسبت استوکیومتری لازم، توزین و سپس با استفاده از یک آسیاب گلوله­ای با همدیگر مخلوط شدند. سپس با استفاده از دستگاه تف جوشی به کمک قوس پلاسما،SPS، تارگتی با ترکیب شیمیایی موردنظر تولید شد. در ادامه با بکار گیری تارگت تولید شده در دستگاه پوشش دهی نوع کندو پاش (مگنترون اسپاترینگ)، لایه‌های نازکی از آلیاژ مذکور با دو ضخامت مختلف بر روی زیر لایه فولاد ۳۱۶ ایجاد شدند. بررسی‌های انجام شده حاکی از موفقیت‌آمیز بودن آلیاژ طراحی شده در حصول به یک ساختار کاملاً آمورف می‌باشد. علاوه بر عدم وجود ساختار کریستالی، یکنواختی پوشش، همگن بودن ترکیب شیمیایی در نقاط مختلف، پیوستگی بسیار خوب با زیر لایه از دیگر ویژگی‌های پوشش تولید شده می‌باشد. لذا می‌توان گفت اعمال آن بر روی ابزارهای فولادی بیو پزشکی می‌تواند باعث افزایش رفتار زیست سازگاری آنها گردد.