بررسی ریز ساختار، خواص مکانیکی، مقاومت پولاریزاسیون، رفتار اصطکاکی و زیستی پوشش های تیتانیم نیترید اعمال شده بر روی زیر لایه آلیاژ کبالت-کروم به منظور کاربرد در ایمپلنت زانو

در حال حاضر، جایگزینی مفصل زانو با ایمپلنت از رویه های موفق و پرکاربرد ارتوپدی است. در این پژوهش، پوشش های سرامیکی تیتانیم نیترید با روش کندوپاش مغناطیسی و در محدوده ای از اتمسفرهای آرگون-نیتروژن (۱۵ تا ۵۰ درصد نیتروژن) بر روی زیرلایه های کبالت/کروم/مولیبدن اعمال شدند، با هدف شناسایی پنجره عملیاتی اتمسفر که به طور هم زمان خواص مکانیکی، تریبولوژیکی و مقاومت به خوردگی را بهینه می کند. آنالیز پراش پرتو ایکس ساختار تک فازی و استوکیومتریک تیتانیم نیترید را در اتمسفرهای ۱۵ و ۲۰ درصد نیتروژن نشان داد که در ۳۰-۴۰ درصد به فاز های با سختی پایین ترو در ۵۰ درصد به آمیزه چندفازی تیتانیم/تیتانیم نیترید/تیتانیم(۲) نیترید، تبدیل می شود. این گذار ساختاری در تمامی خواص بعدی به طور پیوسته منعکس شد: سختی از ۱۰.۷ گیگاپاسکال در ۱۵ درصد نیتروژن تا ۲.۶ گیگاپاسکال در نیتروژن بالاتر از ۳۰ درصد کاهش یافت، ضریب اصطکاک از ۰.۰۴۶ تا ۰.۰۹۴ افزایش نشان داد، و جریان خوردگی حدود ۶۵ برابر افزایش یافت (از ۳۷-۴۱ به بیش از ۲۵۰۰ نانوآمپر بر سانتی متر مربع)، در حالی که پتانسیل شکست از ۱.۰-۱.۱ ولت به کمتر از ۰.۹۰ ولت کاهش یافت. تمامی پوشش ها غیرسمی بودند (زنده مانی سلولی بیش از ۷۰٪) و آزمون چسبندگی کششی مقاومتی در بازه ۵.۸ تا ۱۲.۶ مگاپاسکال نشان داد که شکست در تمامی نمونه ها درون لایه چسب رخ داد و نه در سطح مشترک پوشش-زیرلایه.

کلیدواژه ها:

پوشش تیتانیم نیترید ، پوشش دهی ایمپلنت ، خواص مکانیکی پوشش ، مگنترون اسپاترینگ ، تریبولوژی