Hassan Elmkhah

Cathodic arc evaporated coatings contain residual stress due to the difference in the thermal coefficient between the substrate and the coating. Furthermore, the coating also contains defects such as pinholes and macroparticles which can be detrimental to the mechanical, tribological, and electrochemical properties of the deposited coatings. Post-deposition annealing has been proven to improve the properties of the material due to its ability to reduce residual stress and defects. The study aims to find the optimal annealing temperature for CrN/CrAlN coating and also evaluate the effect of annealing on the phases, hardness, wear, and corrosion. In this study, CrN/CrAlN multilayer coating was deposition AISI 304 substrates using the cathodic arc evaporation physical vapor deposition method (CAE-PVD). Thereafter, the samples were annealed in a vacuum furnace at 400, 500, 600, and 700 ℃. Characterization techniques were used to evaluate the effect of annealing on the mechanical properties, tribological behavior, and electrochemical properties of CrN/CrAlN multilayer coating. X-ray diffraction (XRD) was used to identify the phases, texture coefficient, and crystallite sizes. A scanning electron microscope (SEM) was used to analyze the surface morphology and also used to analyze the cross-section morphology. Energy Dispersive X-Ray Analysis (EDS) was utilized to analyze the elementary composition of the coating. An atomic force microscope (AFM) was used to analyze the surface topography and the roughness of the coating. The contact angle technique was used to evaluate the wettability of the coating. Rockwell-C adhesion test was used to evaluate the quality of the adhesion between the coating and the substrate. Nanoindentation test was used to investigate the evolution of the mechanical properties of the coating. The wear rate and wear morphology were characterized using a ball-on disk tribometer in ambient air and Ringer’s solution. The electrochemical properties of the

هدف از انجام تحقیق حاضر، بررسی ارتباط معماری (تغییر تعداد لایه ها) پوشش های نانوساختار نیترید کروم و نیترید زیرکونیوم اعمال شده بر زیرلایه فولاد زنگ نزن AISI 304 به روش رسوب فیزیکی از فاز بخار به کمک قوس کاتدی (CAE-PVD) با رفتار الکتروشیمیایی و مکانیکی آن ها است. در این تحقیق، پوشش های نانوساختار ZrN/CrN با جفت لایه های 10، 20 ،30 و هم چنین تک لایه CrN ایجاد شدند. پس از لایه نشانی، بررسی های ریزساختاری با استفاده از تصاویر میکروسکوپ های الکترونی روبشی (SEM)و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FE-SEM) صورت گرفت و به منظور شناسایی فازهای موجود در پوشش ها از الگوهای پراش پرتو ایکس(XRD) استفاده شد. برای ارزیابی چسبندگی پوشش ها از روش سختی سنجی راکول C استفاده شد. زبری، سختی و تنش پسماند پوشش ها با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) مجهز به نانوفرورونده ارزیابی شدند. رفتار الکتروشیمیایی پوشش ها با استفاده از آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی(EIS) در محیط های 5/3 درصد وزنی کلریدسدیم و رینگر بررسی شد.

ارتقای کیفیت ابزارهای جراحی می تواند منجر به کاهش استهلاک و افزایش عمر آن ها و در نهایت موجب صرفه جویی در هزینه های پزشکی گردد. ابزارهای جراحی بسیار حساس و آسیب پذیر بوده و هرگونه تماس آن ها با محلول های شیمیایی که در مواردی مانند حک نمودن حروف توسط دستگاه های حک زنی، پاک سازی، گندزدایی و استریلیزاسیون رخ می دهد، منجر به خوردگی، شکستگی و ایجاد خلل و خرج در سطوح ابزار می شود. از طرفی احتمال انتقال عفونت از طریق این ابزارها به بیماران بسیار زیاد است. برای حل این چالش ها و کاهش درصد تخریب ابزار جراحی، یکی از بهترین راه کارها، کمک گرفتن از مهندسی سطح و یکی از فرآیندهای مهم آن، پوشش دهی است. در این بین، روش رسوب گذاری فیزیکی فاز بخار، یکی از روش های مهم و متداول برای بهبود خواص سطحی ابزار آلات پزشکی به حساب می آ ید. پوشش های ایجاد شده با این روش، تراکم، یکنواختی و چگالی و چسبندگی بالایی به زیر لایه داشته که این امر موجب بهبود خواص شیمیایی، مکانیکی و ضد باکتریایی آن می شود. این ویژگی ها به همراه قیمت نسبتاًًً پایین و سادگی فرآیند، آن را روشی جذاب برای کاربرد در حوزه پزشکی معرفی نموده است. در تحقیق حاضر، ابتدا جهت تأیید ترکیب شیمیایی آلیاژ زیرلایه، آزمون کوآنتومتری انجام گرفت. در ادامه، پس از آماده سازی زیرلایه و تعیین دقیق پارامترهای پوشش، پوشش های بر پایه ی کروم و تیتانیم، با کمک دستگاه رسوب فیزیکی فاز بخار از نوع تبخیر قوس کاتدی بر روی فولاد زنگ نزن C420 پزشکی به صورت تک لایه ای و چند لایه ا ی ایجاد شد. آنگاه آنالیزهای فازی و میکروسکوپی XRD، AFM و FE-SEM مجهز به MAP و EDX بر روی نمونه ها انجام گرفت. پس از تأیید ترکیب پوشش های تک لایه ای و چندلایه ای به کمک آزمون های میکروساختاری، آزمون های مکانیکی شامل سختی سنجی نانو و میکرو، چسبندگی راکول سی و مقاومت سایشی با دستگاه توپ بر روی دیسک صورت پذیرفت. آزمون های امپدانس الکتروشیمیایی و پلاریزاسیون پتانسیودینامیک با محلول سرم فیزیولوژی جهت تعیین خواص مقاومت به خوردگی و آزمون باکتریایی با باکتری های استافیلوکوک اورئوس و ای کولای، جهت مقایسه ی خواص ضد باکتریایی نمونه ها انجام گرفت. آزمون های آبگریزی و خونگریزی جهت بررسی میزان ترشوندگی نمونه ها به انجام رسید. نتایج آزمایش ها نشان داد که پوشش چندلایه ای نانوساختار TiN/CrN، دارای با

Being a sophisticated process, the electrochemical behavior of dental alloys relies on a lot of factors such as surface treatment, environment-related conditions around the alloys, the composition and structure of the alloys. Metallic materials used in medicine and dentistry should be very resistant to corrosion and not cause any biological response. The aim of this study was the evaluation of influence of TiN monolayer, CrN monolayer and TiN/CrN multilayer on hardness properties (micro and nano-indentation), surface roughness, corrosion resistance and ion release from nickel chromium dental alloy in artificial saliva environment with different pH levels (3, 4, 5, 6.5 and 8).The samples of Ni-Cr dental alloys were produced by lost-wax technique and the TiN, CrN and TiN/CrN nano-layer coatings were deposited by means of cathodic arc evaporation method (CAE-PVD). The surface roughness of the alloys was investigated by (Profilometer and AFM device). The EDS, and XRD were also used in the study for analyzing the distribution of elements on the surface and cross- section of coated and uncoated Ni-Cr specimens and to investigate crystal structure, type, and orientation, as well as the boundaries between crystals. It is also used to assess the effect of alloying elements on phase formation and distribution. The tribological tests were performed in artificial saliva so that wear factor and the friction coefficient can be determined. The corrosion behavior of coatings was investigated by electrochemical impedance spectroscopy and potentiodynamic polarization tests. The microstructure characterizations and composition of selected alloys were done before and after electrochemical test in artificial saliva, using scanning electron microscopy (SEM). The results showed when tested surface roughness, a coating procedure has given different results among them as some of them gave higher roughness of the surface (TiN and TiN/CrN) samples while some other low of the surface roughness