ارزیابی خوردگی و خواص تریبولوژی پوشش‌های دولایه نیتریدی اعمال‌شده به‌واسطه نیتروژن‌دهی پلاسمایی و تبخیر قوس کاتدی روی آلیاژ ti-6al-4v

آلیاژ ti-6al-4v، به‌علت داشتن مقاومت بالا نسبت به خوردگی، خواص مکانیکی مطلوب و زیست‌سازگاری عالی، به‌طور گسترده در صنایع پزشکی (ایمپلنت‌های ارتوپدی و دندانی)، نظامی و الکترونیکی استفاده می‌شود. مشکل اصلی این آلیاژ خواص سایشی ضعیف، مقاومت خستگی کم و خواص تریبولوژی نامطلوب است. هدف از انجام این پژوهش، ایجاد پوششی چسبنده و بهبود مقاومت به خوردگی و سایش آلیاژ ti-6al-4v است. برای تحقق این امر، اصلاح سطح نمونه‌ها توسط نیتروژن‌دهی در دو محیط پلاسمای الکترولیتی و اتمسفری انجام گرفت. در نهایت، لایه tin با استفاده از روش تبخیر قوس کاتدی روی نمونه‌های اصلاح‌شده در مرحله قبل اعمال شد. ریزساختار، ضخامت پوشش‌ها و مورفولوژی سطح با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (fesem) مجهز به آشکارساز eds بررسی شد. شناسایی فازهای تشکیل‌شده در پوشش توسط پراش اشعه ایکس خراشان (gixrd) مورد بررسی قرار گرفت. مقاومت به خوردگی، توسط آزمون‌های پلاریزاسیون تافلی و امپدانس الکتروشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی مقاومت سایشی و ضریب اصطکاک پوشش‌ها توسط آزمون پین روی دیسک انجام شد. بررسی نتایج نشان داد که با اعمال پوشش روی نمونه‌ها، مقاومت به خوردگی بهبود پیدا کرد و نمونه با پوشش دو لایه نیترید پلاسمایی/نیترید تیتانیوم با دانسیته جریان خوردگی 710 ×1/46آمپر بر سانتی‌متر مربع و پتانسیل خوردگی 0/3ولت دارای مقاومت به خوردگی بهتری در مقایسه با سایر پوشش‌هاست. از طرفی خواص سایشی نمونه‌ها با اعمال پوشش‌های دولایه بهبود یافت؛ به‌طوری که برای هر دو نوع پوشش دولایه ایجادشده، پس از طی مسافت 3متر کمترین کاهش ضخامت در حدود 4میکرومتر به‌دست آمد.

Assessment of the Corrosion and Tribological Properties of Double Layer Nitride Coatings Performed by Plasma Nitriding and Cathodic Arc Evaporation on Ti-6Al-4V Alloy

High corrosion resistance, proper mechanical properties, and biocompatibility of Ti6Al4V alloy make it suitable for medical (dentistry and orthopedic implants), military and electronic industries. The greatest disadvantages of this alloy are poor wear resistance, low fatigue strength and poor tribological properties. The aim of this study was to apply an adhesive coating to improve both corrosion and wear properties of the Ti6Al4V alloy. Surface modification of alloy was done by nitrogen plasma nitriding in both electrolyte plasma and atmosphere plasma environment. Finally, the TiN layer was coated on the modified samples, using cathodic arc evaporation technique. The microstructural investigation, surface morphology, and coating thickness were studied by field emission scanning electron microscope (FESEM) equipped with energy dispersive spectroscopy. The grazing incidence Xray diffraction (GIXRD) was applied to study the phases in the coatings. The corrosion resistance was studied with potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy. The wear resistance and the coating coefficient of friction were tested with pinondisc machine. The corrosion resistance of the samples was improved by applying the coatings and the plasmanitride/TiN doublelayer coating showed the best corrosion resistance with current density of 1.46 ×107A/cm2 and corrosion potential of 0.3V. On the other hand, the lowest thickness reduction in wear test was observed in doublelayer coatings, so that the thickness reduction for both doublelayer coatings, was less than 4 mu;m, after 300m sliding.