بهبود رفتار الکتروشیمیایی آلیاژ نایتینول با اعمال پوشش هیدروکسی‌آپاتیت-اکسید تانتالم به روش الکتروفورتیک برای کاربردهای زیست‌پزشکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1- پژوهشکده مواد پیشرفته، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران 2- دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران

چکیده

مقدمه و اهداف: رهایش یون‌های نیکل از آلیاژ نیکل-تیتانیم که باعث بیماری‌های حساسیت‌زا و سرطان می‌شود، کاربرد آن را به‌عنوان کاشتنی در بدن محدود می‌سازد. اعمال پوشش‌های کامپوزیتی هیدروکسی‌آپاتیت زیست‌سازگار، یک رویکرد مؤثر در کنترل رهایش یون نیکل و بهبود رفتار الکتروشیمیایی آلیاژ است. هدف اصلی این پژوهش، بررسی تأثیر غلظت‌های مختلف فاز ثانویه کامپوزیتی روی ترکیب و ریزساختار پوشش و ازطرفی رفتار الکتروشیمیایی زیرلایه است.
مواد و روش‌ها: در تحقیق حاضر، پوشش‌‌های کامپوزیتی هیدروکسی‌‌آپاتیت-اکسید تانتالم با استفاده از روش رسوب‌‌دهی الکتروفورتیک روی سطح زیرلایه‌ نیکل-تیتانیم ایجاد شدند. غلظت‌‌های 10، 15 و 20 درصد وزنی از اکسید تانتالم به سوسپانسیون نانوذرات هیدروکسی‌‌آپاتیت اضافه شد. تف‌‌جوشی نمونه‌‌ها، در دمای oC 800 و به مدت یک ساعت در کوره‌ خلاء انجام گرفت.
یافته‌ها: تأثیر مثبت افزایش فاز ثانویه داخل پوشش کامپوزیتی روی استحکام چسبندگی پوشش به زیرلایه، با آزمون کشش و مقاومت به خوردگی زیرلایه، با آزمون‌‌های رهایش نیکل، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف‌‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی تأیید گردید.
نتیجه‌گیری: ایجاد پوشش با ساختارهای متراکم با هدف کاهش نفوذ یون‌های خورنده محیط به زیرلایه و مسدودشدن مسیر خروج یون‌‌های نیکل، یک روش عملی برای کاربرد نیکل-تیتانیم در کاربردهای زیست‌پزشکی است. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Improvement of Electrochemical Behavior of Nitinol by Hydroxyapatite–Tantalum Oxide Coating Fabricated via Electrophoretic Deposition for Biomedical Applications

نویسندگان [English]

  • Nazila Horandghadim
  • Jafar Khalil Allafi
1- Advanced Materials Research Institute, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran 2- Faculty of Materials Engineering, Sahand University of Technology, Tabriz, Iran
چکیده [English]

Introduction and Objectives: The widespread application of NiTi alloys in biomedical implants is constrained by the release of nickel ions, which may provoke allergic responses and carcinogenic risks. Employing biocompatible hydroxyapatite composite coatings offers a promising approach to suppress nickel ion leaching and improve the electrochemical performance of NiTi alloys. This study focuses on assessing how varying the concentration of a secondary phase within the composite affects the coating’s composition, microstructure, and the overall electrochemical behavior of the substrate.
Materials and Methods: Hydroxyapatite–tantalum oxide composite coatings were produced on NiTi substrates via the electrophoretic deposition method. Tantalum oxide was introduced into the hydroxyapatite nanoparticle suspension at concentrations of 10, 15, and 20 wt.%. All coated samples were sintered at 800 °C for one hour under vacuum conditions.
Results: Experimental findings, based on nickel ion release measurements, potentiodynamic polarization, and electrochemical impedance spectroscopy, clearly demonstrate that increasing the content of the secondary phase within the composite significantly enhances the corrosion resistance of the underlying NiTi substrate. The positive effect of the secondary phase on the adhesion strength of hydroxyapatite coating to NiTi was assessed using a tensile test.
Conclusion: Engineering composite coatings with dense structural characteristics, designed to restrict the ingress of environmental corrosive species and to block nickel ion diffusion, presents a robust strategy for the safe and durable utilization of NiTi alloys in biomedical applications.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrophoretic deposition
  • NiTi alloy
  • Hydroxyapatite-tantalum oxide coating
  • Adhesion strength
  • Ni ions release
  • Electrochemical behavior

تحت نظارت وف ایرانی