Structural and elemental analysis of plasma nitrided commercially pure titanium and Ti-6Al-7Nb alloy

Other Title(s)

التحاليل اﻟﺗرﻛﯾﺑﯾﺔ و اﻟﻌﻧﺎﺻرﯾﺔ ﻟﻠﺗﯾﺗﺎﻧﯾوم اﻟﻧﻘﻲ ﺗﺟﺎرﯾﺎ" و ﺳﺑﯾﻛﺔ ﺑﺎﻟﺑﻼزﻣﺎ اﻟﻣﻧﺗرده Ti-6Al-7Nb

Joint Authors

al-Zubaydi, Thair Latif Mazal
Hatoo, Intisar
Jumah, Shahla

Source

Engineering and Technology Journal

Issue

Vol. 32, Issue 2B (28 Feb. 2014), pp.217-224, 8 p.

Publisher

University of Technology

Publication Date

2014-02-28

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

8

Main Subjects

Physics

Abstract AR

التيتانيوم و سبيكة Ti-6Al-7Nb من المواد الإحيائية شائعة الاستخدام لجراحه الغوارس.

تعتبر النتردة بالبلازما من الوسائل التجبيرية شائعة الاستخدام لحل مشاكل الربط بالمفاصل و البلى عن طريق زيادة صلادة السطح تقليل تولد مخلفات البلى.

يهدف البحث إلى إظهار و بشكل واضح البنية التركيبية و تحليل العناصر للتيتانيوم النقي و سبيكته المنتردة بعد تعديل سطوحهما بالنتردة بالبلازما تم تحوير سطح التيتانيوم النقي تجاريا وسبيكة Ti-6Al-7Nb باستخدام النتردة بالبلازما لغرض دراسة تغيراتهم التركيبية.استخدمت فترات زمنية مختلفة لبلازما التفريغ التوهجي هي (5 ,15,30,25,20 ساعة) على الترتيب.

و تم التفريغ التوهجي تحت فولته 650 فولت بين قطبين متوازيين وضغط 3 ملي بار لغاز النتروجين النقي.

تم استخدام تقنية الفحص بالمجهر الالكتروني الماسح (SEM) و تقنية مطيافية الطاقات المتشتتة (EDS) لوصف طبيعة سطح الطبقة المتولدة و علاقتها بسلوك التآكل للمعادن الطبية.

لقد استخدم مجهر القوى الذرية (AFM) لقياس وتحليل خشونة الطبقة المتولدة أثناء عملية النتردة و تأثير عملية الترذيذ التي تحدث أيضا أثناء النتردة.

أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها إلى زيادة تركيز النتروجين أثناء زيادة وقت النتردة مقارنة بالعنصر الأساس (التيتانيوم) والسبيكة قبل النتردة.

أظهرت الصور المجهرية وجود منطقتان على السطح الأولى تسمى المتأثرة بالحرارة من جراء عملية النتردة و بسمك يعتمد على اختلاف زمن النتردة و الثانية هي طبقة النتردة كما إن قيمة خشونة السطح أخذت بالتناقص مع زيادة زمن النتردة من خلال الفحص بمجهر القوى الذرية.

Abstract EN

Titanium and Ti – 6Al – 7Nb alloy biomaterials have become relatively popular for surgical implants.

Plasma nitriding are commonly used for orthopaedic devices which are subjected to articulation and wear, to increase the surface hardness, and reduce the generation of wear debris.

This paper aims to demonstrate the structural and elemental analysis of plasma nitrided titanium and titanium alloy.

A Commercially pure titanium Cp Ti and Ti – 6Al – 7Nb alloy were surface modified using plasma nitriding in order to study its microstructural changes.

DC glow discharge plasma nitriding was performed for different period of time (namely 5, 10, 15, 20, 25 and 30 hours).

The glow discharge was occurred by applying 650 V between the two parallel electrodes under 3 mbar nitrogen gas pressures.

To characterize the nature of the modified layers produced and to correlate with the corrosion behavior of these medical materials, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) was employed on the modified surfaces.

The effect of sputtering process that can occur during the nitriding process on the surface roughness was studied using Atomic Force Microscopy (AFM).

The results shows that as the nitriding time processed the N+ concentration increases comparing to the metal and alloy matrix elements.

Also the SEM micrographs shows two effected zones of the nitriding in the modified surfaces and the thickness of each zone depend on the nitriding time.

The AFM results show that the nitriding process leads to reduce the surface roughness.

American Psychological Association (APA)

al-Zubaydi, Thair Latif Mazal& Hatoo, Intisar& Jumah, Shahla. 2014. Structural and elemental analysis of plasma nitrided commercially pure titanium and Ti-6Al-7Nb alloy. Engineering and Technology Journal،Vol. 32, no. 2B, pp.217-224.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-371208

Modern Language Association (MLA)

al-Zubaydi, Thair Latif Mazal…[et al.]. Structural and elemental analysis of plasma nitrided commercially pure titanium and Ti-6Al-7Nb alloy. Engineering and Technology Journal Vol. 32, no. 2B (2014), pp.217-224.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-371208

American Medical Association (AMA)

al-Zubaydi, Thair Latif Mazal& Hatoo, Intisar& Jumah, Shahla. Structural and elemental analysis of plasma nitrided commercially pure titanium and Ti-6Al-7Nb alloy. Engineering and Technology Journal. 2014. Vol. 32, no. 2B, pp.217-224.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-371208

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes appendices : p. 221-224

Record ID

BIM-371208