A Novel Method to Enhance the Corrosion Resistance of Magnesium Alloy for Bioimplant Application

วิธีใหม่ในการเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนของแมกนีเซียม-อัลลอยสำหรับการใช้งานเป็นวัสดุปลูกฝังทางชีวภาพ

Name: Wallipa Ounnapiruk

Name: วัลลิภา อุนนาภิรักษ์

keyword: Magnesium Alloy

Abstract: Currently, the demand for bioimplant applications increases continuously because of their abilities to support the repair and replacement of diseased or damaged tissues. Magnesium is very attractive for bioimplant because it is biocompatible and essential to human metabolism. When present in the human body, it forms soluble and non-toxic oxide in body fluid that is harmlessly excreted with the urine. Furthermore, it can accelerate the growth of new bone tissues. However, pure magnesium is corroded too quickly at the physiological system. As a result, the corrosion resistance of magnesium should be improved. Possible methods to improve corrosion resistance are alloying and using protective coating. The objective of this thesis is to study the coating behavior of applying non-aqueous electrolyte and pulse potential for coating calcium phosphate on magnesium alloy. Calcium phosphate was coated on the surface of AZ91 magnesium alloy using electrochemical deposition with various ratios of ethyl alcohol adding to the electrolyte (0%, 10%, 30%, 50% and 70%) and constant potential. Potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (ElS) were used to evaluate the corrosion under in-vitro conditions. When adding more ethyl alcohol, the thickness of coating decreased but the coating particles can cover more entirely and uniformly. For the pH values of electrolytes, adding more ethyl alcohol to the electrolyte decreased the electrolyte pH value because of the increment of hydrolysis reaction of ethyl alcohol in water. The results from corrosion evaluation showed that the proper ratio of ethyl alcohol adding to the electrolyte could increase the corrosion resistance. The coated sample using electrolyte with 30% of ethyl alcohol has the highest corrosion resistance. After that, the electrolytes with 30% of ethyl alcohol and without ethyl alcohol were used to coat the samples using pulse potential with constant pulse time and the same coating duration as constant potential. The thicknesses of coated samples with pulse potential were less than those of constant potential. Moreover, the appearance of coated sample surface using pulse potential were more uniform and flat when compared with using constant potential. The corrosion resistance of coated samples with pulse potential was significantly improved. Consequently, using non-aqueous electrolyte and pulse potential is a promising method to enhance corrosion resistance for calcium phosphate coating on AZ91 magnesium alloy.

Abstract: เนื่องจากวัสดุปลูกฝังทางชีวภาพมีความสามารถในการซ่อมแซมและทดแทนเนื้อเยื่อที่ได้รับบาดเจ็บ ทำให้ความต้องการวัสดุปลูกฝังทางชีวภาพในปัจจุบันนี้เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง แมกนีเซียมเป็นวัสดุ ปลูกฝังที่น่าสนใจมากเพราะเป็นสารที่มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพและความสำคัญต่อระบบเมตตา- บอลิซึกมในร่างกายมนุษย์ แมกนีเซียมเป็นสารที่ไม่มีอันตรายต่อร่างกายเพราะแมกนีเซียมจะสร้าง ออกไซด์ที่ละลายน้ำได้และไม่มีพิษซึ่งสามารถขับออกจากร่างกายได้ทางปัสสาวะ นอกจากนี้ แมกนีเซียมยังสามารถเร่งการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อกระดูกใหม่ได้ด้วย แต่แมกนีเซียมบริสุทธิ์จะถูก กัดกร่อนเร็วมากในร่างกายสิ่งมีชีวิต ดังนั้นจึงควรปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของ แมกนีเซียม ซึ่งสามารถทำได้โดยการทำให้เป็นอัลลอยและการเคลือบผิว วัตถุประสงค์ของการวิจัยนี้ คือเพื่อศึกษาลักษณะของการเคลือบผิวเมื่อเติมเอทานอลในอิเล็คโตรไลท์และใช้ความต่างศักย์แบบไม่ คงที่ต่อการเคลือบแคลเซียมฟอสเฟตบนผิวของแมกนีเซียมอัลลอย แคลเซียมฟอสเฟตจะถูกเคลือบ บนผิวของ แมกนีเซียมอัลลอยชนิด AZ91 ด้วยวิธีอิเล็คโตรเคมิคอลโดยใช้อิเล็คโตรไลท์ที่มีสัดส่วน ของเอทานอลต่างๆ (0%, 10%, 30%, 50% และ 70%) และความต่างศักย์คงที่ ใช้ Potentiodynamic polarization และ electrochemical impedance spectroscopy (EIS) สำหรับ การวิเคราะห์การกัดกร่อนของตัวอย่างที่เคลือบผิวแล้ว โดยการวิเคราะห์จะทำภายใต้สภาพแวดล้อม เทียม ผลจากการทดลองพบว่าการเติมเอทานอลในอิเล็คโทรไลท์ทำให้แคลเซียมฟอสเฟตที่เคลือบผิว จะมีความหนาลดลงแต่อนุภาคเหล่านี้สามารถเคลือบผิวได้ทั่วถึงและสม่ำเสมอมากขึ้น ค่า pH ของ อิเล็คโทรไลท์มีค่าลดลงเมื่อเติมเอทานอลเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของปฏิกิริยาแยกสลายด้วยน้ำ ผลจาก การวิเคราะห์การกัดกร่อนพบว่าสัดส่วนการเติมเอทานอลที่เหมาะสมสามารถเพิ่มความต้านทานใน การกัดกร่อนได้ โดยตัวอย่างที่เคลือบผิวโดยใช้อิเล็คโทรไลท์ที่ผสมเอทานอล 30% มีความต้านทาน การกัดกร่อนมากที่สุด หลังจากนั้นได้ทำการเคลือบผิวตัวอย่างโดยใช้อิเล็คโทรไลท์ที่ไม่เติมเอทานอล และเติมเอทานอล 30% โดยใช้ความต่างศักย์แบบไม่คงที่ ผลการทดสอบพบว่าแคลเซียมฟอสเฟตที่ เคลือบด้วยความต่างศักย์แบบไม่คงที่ยังทำให้การเคลือบแบบใช้ความต่างศักย์คงที่ ความต้านทานการกัด กร่อนของตัวอย่างที่เคลือบด้วยความต่างศักย์ไม่คงที่นี้ยังเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดด้วย เพราะฉะนั้นการ ใช้อิเล็คโตรไลท์แบบเติมเอทานอลและความต่างศักย์แบบไม่คงที่เป็นจึงวิธีที่น่าสนใจสำหรับเคลือบ แคลเซียมฟอสเฟตที่ผิวของแมกนีเซียมอัลลอย

King Mongkut's University of Technology Thonburi. KMUTT Library

Address: BANGKOK

Email: info.lib@mail.kmutt.ac.th

Name: Jindarat Pimsamarn

Role: Advisor

Created: 2010

Modified: 2011-09-17

Issued: 2011-09-13

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: CHE2194

eng

DegreeName: Master of Engineering

Level: Master's Degree

Descipline: Chemical Engineering

Grantor: King Mongkut's University of Technology Thonburi

©copyrights King Mongkut's University of Technology Thonburi

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	CHE2194.pdf	828.07 KB	30	2022-07-07 10:46:48
2	CHE2194ab.pdf	28.89 KB	14	2021-03-24 09:37:48

ใช้เวลา

0.029687 วินาที