مقدمه خوردگی جایگاه ویژهاي در صنایع دارد. همچنین سازگاري
امروزه از تیتانیوم در کاربردهاي که وزن کم بهمراه بسیار خوب این فلز با بدن باعث شده است که در صنایع
خواص مکانیکی مناسب قطعات مورد نظر است، بطور پزشکی نیز مورد توجه ویژه قرار بگیرد.[۲] با این وجود
[ ] بهبود هر چه بیشتر خواص این فلز از علاقه مندیهاي تعداد
گستردهاي استفاده میشود . ۱ فلز تیتانیوم بعلت داشتن بیشماري از محققین در زمینه فیزیک سطح میباشد. یکی از
خواص منحصر بفردي چون جرم حجمی کم، مدول
الاستیسیته پایین، مقاومت کششی بالا، و مقاومت در برابر روشهاي بهبود خواص فلزات کاشت یون میباشد.تا کنون از
۲۲۸

یونهاي کربن نیتروژن و اکسیژن براي بهبود سطح این فلز استفاده شده است که در این بین کاشت یون نیتروژن بهترین نتایج را در بهبود خواص سطحی تیتانیوم داشته است . [۳ ]

برخورد یون با سطح فلزات بخودي خود میتواند موجب تغییرات سطحی فلزات شود. زیرا بر اثر برخورد یونها به سطح جامد تغییراتی در دانه بندي و ریخت شناسی سطح به وجود میآید که این تغییرات میتواند در بهبود خصوصیاتی مانند سختی و مقاومت در برابر خوردگی سطح فلز نقش مهمی ایفا میکند.[۴] ما در این تحقیق قصد داریم تاثیر بمباران سطح فلز تیتانیوم توسط یونهاي نیتروژن بر روي دانه بندي و ریخت شناسی سطح این فلز را بررسی کرده و ارتباط آنها را با بهبود خواص خوردگی سطح تیتانیوم بررسی کنیم.

روش تحقیق

در ایـن آزمـایش از نمونـه هـاي اسـتیل ۳۰۴ در ابعـاد mm

۶×۱۸×۰٫۳ استفاده شده و سطح نمونه ها توسـط دسـتگاه پـولیش بطور کامل صیقلی گردیده و توسط دستگاه التراسونیک در محلـول الکل واستن تمیز شدهاند. سـپس چهـار عـدد از نمونـه هـا را بـه مساحت هاي تقریبی ۱ cm2 براي کاشت انتخـاب مـی کنـیم.خـلا دستگاه در شروع عملیات یون سازي ۲×۱۰-۵ (Torr) که در حـین عملیات کاشت با توجه به ایجاد باریکه یـونی بـه(۲×۱۰-۴ (Torr

تغییرمی کند. شرایط کاشت بر روي نمونه هاي اسـتیل بـراي تمـام نمونه ها در جدول یک آورده شده است. در ضمن دماي در مـورد تمام نمونه ها در حین کاشت ۵۰۰ درجه سانتیگراد بوده است براي آنالیز فازي و بررسی ترکیبـات ایجـاد شـده در نمونـههـاي بعـداز بمباران یونی از دستگاه XRD(X’Pevt) ساخت شـرکت Philips

و براي اندازهگیـري زبـري سـطح و مطالعـات ریخـت شناسـی از دســتگاه AFM (Auto Prob CP) ســاخت شــرکت Park Scientific Instrument استفاده گردید.

براي آنالیز XRD در کلیه نمونهها گام زمانی ۱s ، گام اندازه

۰/۰۲θ و چشمه اشعه ایکس از نوع Cu( Kα) در نظر گرفته شد.

همچنین براي آنالیز AFM نیز از مد کاري تماسی و دامنه روبشی

۱µm2 براي تمام نمونهها استفاده شد. آزمایشات خوردگی توسط

دستگاه EG&G model 273A potentiostat و در محلول

۰/۵مولار اسید سولفوریک انجام شد.[۵]

جدول : ۱ پارامترهاي کاشت براي نمونه هاي مختلف

۳ ۲ ۱ نمونهها
۳۰ ۳۰ ۳۰ انرژي((keV
140 140 140 جریان یونی((µA.cm-2
1×۱۰۱۸ ۸×۱۰۱۷ ۵×۱۰۱۷ دز((ions.cm-2
1150 920 600 زمان((s
380 380 380 دما((°C

نتایج و بحث

نتایج حاصل از آنالیز XRD براي نمونههاي کاشت شده و کاشت نشده در شکل۱ آورده شده است. همانطور که در شکل مشخص میباشد براي نمونههاي کاشت شده در مقایسه با نمونه کاشت نشده هیچ تغییري در آنالیزهاي XRD مشاهده نمیشود که این مطلب میتواند در تحلیل نتایج مربوط به خوردگی این سوال را پیش بیاورد که تغییرات در آنالیزهاي خوردگی میتواند نتیجه چه تغییراتی باشد

شکل ۱ نتایج حاصل از آنالیز XRD براي نمونه کاشت نشده و نمونههاي کاشت

شده.

. به همین منظور ما مجبور به استخراج اطلاعات دیگري از آنالیزهاي XRD میباشیم یکی از مهمترین اطلاعاتی که آنالیزهاي

XRD به ما میدهد اندازه کریستالهاي تیتانیوم میباشد که ما این

اندازه هارا با استفاده از رابطه شرر

D=(0.9λ).(Bcosθ) -۱ (۱)

۲۲۹