بررسی مکانیزم تشکیل پوشش سرامیکی کامپوزیتی TiB/TiB2 روی تیتانیوم خالص تجاری و توانایی استخوان‌سازی آن

Abstract

تیتانیوم و آلیاژهای آن به دلیل مقاومت به خوردگی و خواص مکانیکی بالا در ساخت کاشتنی­های تحت بار استفاده می­شوند. با این وجود از لحاظ رفتارهای سطحی و تریبولوژی دچار ضعف هستند. در این پژوهش مکانیزم ایجاد پوشش محافظ کامپوزیتی TiB/TiB₂ روی تیتانیوم خالص تجاری به روش نفوذی پک سمانتاسیون و توانایی استخوان­سازی آن در آزمون­های in-vitro مطالعه شده اند. فرایند بوردهی در دماهای مختلف (˚C 800 و ˚C 1000) به مدت 60 دقیقه انجام شد. بررسی تصاویر SEM از سطح مقطع نمونه­ها و مطالعه مدل­های نفوذی نشان داد که در یک زمان مشخص با افزایش دما گرادیان غلظتی از اتم­های بور در سطح تیتانیوم ایجاد می­شود که منجر به تشکیل ترکیب­های TiB₂، Ti₃B₄ و TiB از سطح به عمق نمونه می­شود. نتایج فاز شناسی به کمک فن XRD مکانیزم را تائید کرد. همچنین نتایج نشان داد که بوردهی در دمای ˚C 800 منجر به تشکیل پوشش تک فاز TiB و بوردهی در دمای ˚C 1000 منجر به تشکیل پوشش کامپوزیت TiB/TiB₂ می­شود. نتایج آزمون in-vitro توانایی استخوان­سازی طی دو هفته غوطه­وری در محلول شبیه ساز بدن (SBF) برای نمونه­های بدون و با پوشش نشان داد که پوشش کامپوزیت TiB/TiB₂ قادر است سطح تیتانیوم خالص تجاری را از یک بیوماده خنثی به یک بیوماده زیست فعال با قابلیت استخوان­سازی تبدیل نماید. تصویر SEM از سطح پوشش کامپوزیت TiB/TiB₂ پس از دو هفته غوطه­وری تشکیل رسوبات آپاتیت استخوانی با ساختار متخلخل و مشابه بافت استخوان اسفنجی را نشان داد.