بهبود خواص نانو مکانیکی آلیاژ Niti بوسیله اعمال پوشش نانوساختار نیترید تانتالیوم با روش کند و پاش مغناطیسی

امروزه پوشش های نانوساختار نیترید تانتالیوم به دلیل دارا بودن خواص حفاظتی مناسب همانند سختی، مقاومت به سایش بالا و مقاومت به خوردگی بالا دارای کاربرد بسیار زیادی در مهندسی پزشکی و بهبود رفتار بیولوژیکی تیتانیوم و آلیاژهای آن دارد. دراین تحقیق پوشش نانوساختار نیترید تانتالیوم با کمک فرایند کند و پاش مغناطیسی بر روی سطح آلیاژ niti اعمال گردید. سپس خواص فازی، ساختاری ومورفولوژی به ترتیب با استفاده از xps، fesem،afm مورد بررسی قرارگرفته است، همچنین خواص نانو مکانیکی پوشش بوسیله روش های نانودندانه گذاری و نانو خراش در بارهای مختلف ارزیابی شده است. نتایج بیانگر تشکیل پوشش همگن، یکنواخت و عاری از ترک پوشش نانو ساختار نیترید تانتالیوم با اندازه ذرات حدود 20 نانومتر همراه با سختی و مدول الاستیک به ترتیب 6.12 و 87.4گیگاپاسکال و عمق نفوذ 91 نانومتر است که منجر به بهبود 34 درصد سختی سطح آلیاژ niti گردیده است. همچنین پوشش نانوساختار تانتالیوم منجر به ایجاد ضریب اصطکاک 0.28 و غالب شدن مکانیزم سایش خراشان نسبت به مکانیزم سایش چسبان برای آلیاژ niti گردیده است.

Enhanced of Nano-mechanical Properties of NiTi Alloy by Applied Nanostructured Tantalum Nitride Coating with Magnetron Sputtering method

Nowadays, suitable protective properties of tantalum nitride coatings, such as hardness, abrasion resistance and high corrosion resistance lead to increasing its application in medical engineering and improving the biological behavior of titanium and its alloys. In this research, nanostructured tantalum nitride coating was applied on the NiTi alloy by magnetron sputtering method. Then, the phase, structural and morphological properties of coating were investigated by using XPS, FESEM, AFM, respectively, as well as the nanomechanical properties of the coating were evaluated by using Nanoscanning and nanoscratch methods in different loads. The results indicate that applying the uniform, homogeneous and crack free tantalum nitride coating with a thickness of 1050 nm. The hardness and elastic modulus of coating is 12.6 and 87.4 GPa under the applied force of 1000 mu;m and the penetration depth of 91 nm, respectively, which resulted in enhancing the hardness of NiTi alloy surface, about 34%. The coefficient of friction is 0.28 and the dominated wear mechanism of nanostructured tantalum nitride coating is abrasive wear with shearing mechanism.