Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA CỦA LỚP CACBON CÓ CẤU TRÚC KIM CƯƠNG PHA TẠP NITƠ TRÊN BỀ MẶT THÉP KHÔNG GỈ 316L GVHD: NGUYỄN ĐĂNG NAM SVTH: NGUYỄN THỊ THU UYÊN MSSV: 16130085 SKL 0 5 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2020 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU KHÓA ḶN TỚT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN HĨA CỦA LỚP CACBON CÓ CẤU TRÚC KIM CƯƠNG PHA TẠP NITƠ TRÊN BỀ MẶT THÉP KHÔNG GỈ 316L GVHD: SVTH: MSSV: Khóa: PGS TS NGUYỄN ĐĂNG NAM NGUYỄN THỊ THU UYÊN 16130085 2016 - 2020 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2020 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU KHÓA LUẬN TỚT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN HĨA CỦA LỚP CACBON CÓ CẤU TRÚC KIM CƯƠNG PHA TẠP NITƠ TRÊN BỀ MẶT THÉP KHƠNG GỈ 316L GVHD: SVTH: MSSV: Khóa: PGS TS NGUYỄN ĐĂNG NAM NGUYỄN THỊ THU UYÊN 16130085 2016 - 2020 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2020 an TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BM CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU CỢNG HỒ XÃ HỢI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng… năm 2020 NHIỆM VỤ KHÓA ḶN TỚT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Đăng Nam Cơ quan công tác giảng viên hướng dẫn: Trường Đại học Duy Tân Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Thu Uyên MSSV: 16130085 Tên đề tài: Nghiên cứu tính chất điện hóa lớp cacbon có cấu trúc kim cương pha tạp nitơ bề mặt thép không gỉ 316L Nội dung khóa luận: Tìm hiểu ứng dụng, tượng ăn mòn và phương pháp chống ăn mịn cho thép khơng gỉ 316L dung dịch điện ly; Tìm hiểu cấu trúc, tính chất ứng dụng lớp phủ cacbon có cấu trúc kim cương (DLC); Tìm hiểu phương pháp cải thiện chất lượng màng DLC pha tạp nitơ; Đánh giá tính chất lớp màng N-DLC phủ bề mặt thép 316L tộc độ dịng khí nitơ là 3,6; 6,8 10,3 sccm trình tạo lớp phủ phương pháp quang phổ điện tử tia X (XPS) kính hiển vi lực nguyên tử (AFM); Đánh giá tính chất điện hóa lớp màng N-DLC phủ thép 316L phương pháp phân cực động tổng trở điện hóa dung dịch Hanks’, pH = 7,4 37 °C xây dựng chế chống ăn mòn lớp phủ N-DLC Các sản phẩm dự kiến: liệu sử dụng cho Khóa luận tốt nghiệp 01 phác thảo báo tiếng Anh Ngày giao đồ án: Ngày nộp đồ án: Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh Tiếng Việt Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh Tiếng Việt TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký & ghi rõ họ tên) GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN PGS TS Nguyễn Đăng Nam i an KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỢ MƠN CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU CỢNG HỒ XÃ HỢI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Uyên MSSV: 16130085 Ngành: Công nghệ Vật liệu Tên đề tài: Nghiên cứu tính chất điện hóa lớp cacbon có cấu trúc kim cương pha tạp nitơ bề mặt thép không gỉ 316L Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: PGS TS Nguyễn Đăng Nam Cơ quan công tác GV hướng dẫn: Trường Đại học Duy Tân Địa chỉ: Phịng thí nghiệm FM&D, Viện Nghiên cứu Cơ Ứng dụng, Trường Đại học Duy Tân, Số 01A đường TL29, Phường Thạnh Lộc, Quận 12, Tp Hồ Chí Minh NHẬN XÉT Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện: ✓ Về nội dung đề tài: Sinh viên Nguyễn Thị Thu Uyên thực đề tài “Nghiên cứu tính chất điện hóa lớp cacbon có cấu trúc kim cương pha tạp nitơ bề mặt thép không gỉ 316L” Thực đầy đủ nội dung bao gồm (1) tìm hiểu ứng dụng, tượng ăn mòn và phương pháp chống ăn mòn cho thép khơng gỉ 316L dung dịch điện ly; (2) tìm hiểu cấu trúc, tính chất ứng dụng lớp phủ cacbon có cấu trúc kim cương (DLC); (3) tìm hiểu phương pháp cải thiện chất lượng màng DLC pha tạp nitơ; đánh giá tính chất lớp màng N-DLC phủ bề mặt thép 316L tộc độ dịng khí nitơ là 3,6, 6,8 10,3 sccm trình tạo lớp phủ phương pháp quang phổ điện tử tia X (XPS) kính hiển vi lực ngun tử (AFM); (4) đánh giá tính chất điện hóa lớp màng N-DLC phủ thép 316L phương pháp phân cực động tổng trở điện hóa dung dịch Hanks’, pH = 7,4 37 °C (5) xây dựng chế chống ăn mòn lớp phủ N-DLC ✓ Khối lượng thực hiện: khối lượng công việc lớn phù hợp với khả sinh viên Nguyễn Thị Thu Uyên, bao gồm việc tìm kiếm thơng tin, kiến thức liên quan đến đề tài, thực quy trình thực nghiệm cách xác, ghi nhận, ii an phân tích xử lý kết thu từ thực nghiệm, từ đưa kết luận phù hợp với lý thuyết Tinh thần học tập, nghiên cứu sinh viên: Đề tài bao gồm nhiều kiến thức lý thuyết mới, để hồn thành tốt nhiệm vụ sinh viên Nguyễn Thị Thu Uyên tập trung, nỗ lực tìm hiểu, tiếp thu kiến thức để vận dụng vào q trình thực nghiệm phân tích đánh giá kết Ngoài ra, sinh viên Nguyễn Thị Thu Uyên khó khả tiếp thu nhanh chủ động việc tìm hiểu, học hỏi, trao đổi thông tin công việc Ưu điểm: Đề tài thành cơng việc tìm hiểu phân tích yếu tố hình thái bề mặt thành phần hóa học lớp phủ cacbon có cấu trúc kim cương pha tạp nitơ (NDLC) từ tiến hành đánh giá hiệu bảo vệ ăn mòn lớp phủ bề mặt thép không gỉ 316L Thu kết hiệu suất bảo vệ ăn mòn cao lớp phủ DLC pha tạp nitơ với lưu lượng dịng khí là 10,3 sccm Do đó, cải thiện khả chống ăn mòn cho vật liệu làm ống stent 316L Từ mở rộng phạm vi ứng dụng nghiên cứu này lĩnh vực cơng nghệ, khoa học y sinh (có thể dùng lớp phủ N-DLC sản phẩm y sinh như: khớp nhân tạo, đĩa đệm nhân tạo) Kết nghiên cứu thu đáng khích lệ Khóa luận tốt nghiệp đại học Khuyết điểm: Chưa có hệ thống bay hóa học có trợ giúp RF plasma (RF- PACVD) để sinh viên tự thực phủ màng cacbon có cấu trúc kim cương pha tạp nitơ chất thép 316L Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đồng ý cho sinh viên Nguyễn Thị Thu Uyên bảo vệ trước Hội đồng chấm khóa luận tốt nghiệp Điểm: 10/10 (Bằng chữ: Mười điểm chẵn) Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 08 năm 2020 Giáo viên hướng dẫn PGS TS Nguyễn Đăng Nam iii an KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU CỢNG HỒ XÃ HỢI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Đợc lập – Tự – Hạnh phúc ******* NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Thị Thu Uyên MSSV: 16130085 Ngành: Công nghệ Vật liệu Tên đề tài: Nghiên cứu tính chất điện hóa lớp cacbon có cấu trúc kim cương bề mặt thép không gỉ 316L Họ và tên Giáo viên phản biện: Cơ quan công tác GV phản biện: Địa chỉ: NHẬN XÉT Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Kiến nghị câu hỏi: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Điểm: (Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020 Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) iv an LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm đến Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, tạo điều kiện tốt để em yên tâm học tập trường Em xin chân thành cảm ơn Quý Thầy, Cô Khoa Khoa học Ứng dụng trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh dành hết tâm huyết để truyền đạt kiến thức, sát bước dạy, chia sẻ động viên em suốt trình học tập trường, giúp em có đủ kiến thức để hồn thành khóa luận Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS TS Nguyễn Đăng Nam công tác Trường đại học Duy Tân Trong suốt q trình hồn thành luận văn thầy ln theo sát bước, thầy truyền đạt cho em kiến thức chun mơn mà cịn dạy em cách làm việc, cách tư duy, kỹ sống đặc biệt chu trường hợp Em cảm ơn thầy thầy ln bên cạnh động viên, chia sẻ lúc em gặp khó khăn, tha thứ em phạm lỗi, dành điều kiện, hội tốt cho em ln hình mẫu để chúng em học tập Các Thầy, Cô anh chị bạn làm việc phịng thí nghiệm FM&D Trường đại học Duy Tân dạy, hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để em sử dụng sở vật chất, máy móc thiết bị q trình nghiên cứu Em xin chân thành cảm ơn TS Jo Deok Su Đại học Sungkyunkwan – Hàn Quốc tạo màng, cung cấp mẫu số phép đo cho đề tài TS Nguyễn Sĩ Hoài Vũ bạn nhóm làm khóa luận tốt nghiệp: Nguyễn Thị Kim Loan, Hà Minh Trí, Lê Văn Tài Đặng Công Thuận động viên, chia sẻ kiến thức và giúp đỡ em suốt trình học tập hồn thành khóa luận tốt nghiệp Anh Trịnh Ngọc Lễ - người bạn tốt đồng hành em suốt năm qua Con xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Bố, Mẹ, Chị gái Em trai luôn tin tưởng, ủng hộ, chăm sóc, u thương ln dành điều tốt cho để yên tâm học tập Trong trình thực luận văn, hướng dẫn tận tình và tìm hiểu kiến thức chun mơn, nhiên khóa luận tốt nghiệp khơng thể tránh sai sót Vì vậy, em mong nhận ý kiến góp ý từ Quý Thầy, Cơ bạn để khóa luận tốt nghiệp em hồn thành tốt Em xin chân thành cảm ơn! Nguyễn Thị Thu Uyên v an LỜI CAM ĐOAN Với hướng dẫn tài trợ từ PGS TS Nguyễn Đăng Nam, Tôi xin cam đoan kết nghiên cứu khóa luận rõ ràng, trung thực và chưa công bố trong báo cáo trước Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2020 Nguyễn Thị Thu Uyên vi an MỤC LỤC Nhiệm vụ khóa luận tốt nghiệp i Nhận xét giáo viên hướng dẫn ii Nhận xét giáo viên phản biện iv Lời cảm ơn v Lời cam đoan vi Mục lục vii Danh sách chữ viết tắt ix Danh sách bảng biểu .x Danh sách hình ảnh xi LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về bệnh lý động mạch vành 1.1.1 Khái quát bệnh lý động mạch vành cấp 1.1.2 Nguyên nhân gây hội chứng mạch vành cấp .3 1.1.3 Phương pháp điều trị hội chứng mạch vành cấp 1.2 Tổng quan về phương pháp đặt ống stent .5 1.2.1 Khái quát và chế ống stent 1.2.2 Vấn đề ống stent kim loại 1.3 Tổng quan về thép không gỉ 316L 1.3.1 Khái quát thép không gỉ 316L 1.3.2 Ứng dụng 316L .6 1.3.3 Vấn đề thép không gỉ 316L ứng dụng y học 1.4 Ăn mịn điện hóa .9 1.4.1 Khái niệm ăn mịn điện hóa 1.4.2 Các dạng ăn mịn thường gặp thép khơng gỉ 316L 10 1.5 Các phương pháp chống ăn mòn 13 1.5.1 Phương pháp điện hóa 13 1.5.2 Xử lý môi trường để bảo vệ vật liệu 14 1.5.3 Lựa chọn vật liệu phù hợp 15 1.5.4 Lớp phủ bảo vệ 15 1.6 Lớp phủ .16 1.6.1 Cơ chế ăn mòn lớp phủ 16 1.6.2 Các phương pháp phủ 17 1.7 Lớp phủ cacbon có cấu trúc kim cương (DLC, diamond-like carbon) .18 1.7.1 Cấu trúc cacbon có cấu trúc kim cương 19 vii an lưu lượng dịng khí N2 tăng trình tạo màng Điều cho thấy độ xốp liên quan chặt chẽ đến tách lớp lớp phủ, chất bị thấm ướt chất điện phân thông qua khuyết tật làm tăng diện tích tách lớp Do khả chống ăn mòn màng DLC pha tạp nitơ với lưu lượng dịng khí N2 cao khả chống ăn mòn cải thiện tốt (a) (b) (c) (d) Hình 3.11 Kết phân tích hiển vi điện tử quét (SEM) thép không gỉ 316L màng N-DLC phủ thép không gỉ 316L sau 240 nhúng dung dịch Hanks’ pH = 7,4 37 °C: (a) thép 316L màng NDLC có lưu lượng dịng khí nitơ q trình tạo màng: (b) 3,6, (c) 6,8 (d) 10,3 sccm Hình 3.11 mơ tả kết phân tích hiển vi điện tử quét (SEM) thép không gỉ 316L màng NDLC phủ thép không gỉ 316L sau 240 nhúng dung dịch Hanks’ pH = 7,4 37 °C Hình 3.11(a) cho thấy ăn mòn xảy mạnh bề mặt thép 316L sau 240 nhúng dung dịch Hanks’ pH = 7,4 37 °C xuất ăn mòn lỗ sâu xung quanh vị trí ăn mịn lỗ bề mặt thép bị phá hủy Tuy nhiên, khơng xuất ăn mịn lỗ bề mặt lớp màng N-DLC phủ 45 an thép không gỉ 316L sau 240 nhúng dung dịch Hanks’ pH = 7,4 37 °C thể Hình 3.11(b-d) Hình 3.11(b) cho thấy lớp phủ bị rão sau 240 nhúng dung dịch Hanks’ pH = 7,4 37 °C Khi tăng lưu lượng dịng khí N2 q trình tạo mẫu lên 6,8 sccm hình SEM (Hình 3.11(c)) cho thấy độ rão giảm lớp phủ liên kết (bị rão số vị trí) thể Hình 3.11(c) Khi tăng lưu lượng dịng khí N2 q trình tạo mẫu lên 10,3 sccm bề mặt lớp phủ trì độ khơng có ăn mịn lỗ vết nứt quan sát bề mặt sau 240 nhúng dung dịch Hanks’ pH = 7,4 37 °C Kết phù hợp với kết tính diện tích tách lớp thể Hình 3.10 Do đó, khơng có lớp phủ bề mặt thép không gỉ 316L bị phá hủy mạnh kèm theo lỗ nhỏ sau 240 nhúng dung dịch Hanks’ pH = 7,4 37 °C Bề mặt thép không gỉ 316L bảo vệ lớp màng N-DLC, lớp màng N-DLC bảo vệ bề mặt thép không gỉ 316L với hiệu suất cao tăng tăng lưu lượng dịng khí N2 q trình tạo màng N-DLC 3.3 Cơ chế chống ăn mòn Như kết phân tích trên, thép 316L thể vật liệu thụ động dung dịch Hanks’ pH = 7,4 37 °C Sau nhúng thép 316L vào dung dịch Hanks’ pH = 7,4 37 °C, bề mặt thép tự động hình thành lớp màng thụ động có khả cản trở khuếch tán ion gây ăn mịn có dung dịch Tuy nhiên, cấu trúc thép xuất vị trí khơng hồn hảo chứa tạp chất trật mạng,… Tại vị trí bề mặt thép 316L, lớp màng thụ động yếu bình thường tác nhân công ion gây ăn mịn có dung dịch Hậu gây ăn mòn cục (lỗ) hòa tan kim loại xung quanh vị trí thể kết phân cực động SEM Hình 3.3 3.11(a) Theo thời gian lỗ phát triển bề rộng bề sau dẫn đến phá hủy bề mặt thép Tuy nhiên, sử dụng lớp màng N-DLC phủ lên bề mặt thép 316L khuyết tật bề mặt thép che phủ hoàn toàn Như vậy, độ bền thép lúc phụ thuộc vào chất lượng lớp màng DLC/N-DLC và độ bám dính chúng với bề mặt thép Mặc dù chất lượng màng DLC sau bay hóa học có trợ giúp RF plasma (RFPACVD) có tính ổn định cao, nhiên tránh khỏi khuyết tật bề mặt và không đồng đều, cụ thể tồn lỗ nhỏ có kích thước nanơ làm tăng độ xốp màng Chính lỗ nguyên nhân gây thấm nước vào vật liệu nền, trung tâm cho công ôxy và ion khác môi trường dung dịch điện phân Ăn mòn thường khuyết tật, lỗ kim, nơi có cấu trúc khơng hồn chỉnh vị trí chịu tác động ứng suất mơ Hình 3.12(a) Ta kết luận màng DLC không phù hợp để bảo vệ mặt thép 46 an không gỉ 316L bị ăn mòn thời gian dài Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến q trình ăn mịn DLC cấu trúc màng, tính đồng nhất, bám dính màng với chất nền, độ gồ ghề bề mặt màng và độ dẫn điện [84] (a) (b) Hình 3.12 Hình ảnh mặt cắt màng cacbon có cấu trúc kim cương (a) trước (b) sau pha tạp nitơ Trong nghiên cứu sử dụng dung dịch Hanks’ làm mơi trường ăn mịn tác nhân gây ăn mòn là ion clo DLC chất trơ mặt hóa học sử dụng làm lớp phủ bề mặt thép không gỉ 316L tạo rào cản tiếp xúc thép 316L và mơi trường ăn mịn, làm giảm mật độ dòng ăn mòn và mật độ hòa tan anốt Việc pha tạp thêm nitơ cải thiện nhược điểm có màng DLC Độ xốp là thông số quan trọng để đánh giá hiệu chống ăn mòn màng DLC Các khuyết tật hay lỗ kim bề mặt DLC lấp đầy nguyên tử nitơ, độ xốp màng giảm độ che phủ tăng mơ tả Hình 3.12(b) Do đó, hiệu suất bảo vệ ăn mòn thép 316L tăng tăng lưu lượng dịng khí N2 q trình tạo màng N-DLC lượng nguyên 47 an tử nitơ tăng tăng lưu lượng dịng khí N2 q trình tạo màng Lượng nguyên tử nitơ tăng làm giảm độ xốp và độ gồ ghề màng giảm độ che phủ tăng Từ ngăn cản tiếp cận chất điện phân, nước, ion và tác nhân ăn mịn đến vật liệu Độ bám dính màng DLC cải thiện pha tạp nitơ nên điện trở lớp điện tích kép tăng, giúp cho màng có khả chống truyền điện tích cao, làm chậm q trình hịa tan kim loại anốt, tăng hiệu suất bảo vệ ăn mịn Hình 3.13 Cơ chế bám dính màng DLC màng N-DLC Trong trình lắng đọng màng DLC có sử dụng tiền chất benzen (C6H6) DLC có chứa hàm lượng hyđrơ đáng kể Liên kết màng với chất phụ thuộc vào liên kết C-H, C-C mà liên kết C-H với màng yếu nên dễ bị công tác nhân gây ăn mịn dung dịch Vì lớp màng DLC dễ bị thấm nước bóc tách khỏi bề mặt thép 316L Khi pha tạp nitơ, nitơ thay vị trí hyđrơ Vì liên kết C-H thay liên kết C-N, C=N, liên kết có lượng liên kết mạnh khó bị phá vỡ Hơn pha tạp nitơ thường sử dụng thêm lớp đệm Si Nitơ liên kết màng N-DLC, lớp đệm với chất liên kết mạnh độ bám dính màng DLC cải thiện Khi nitơ pha tạp vào màng DLC hình thành vùng cấu trúc sp2 mới, cấu trúc sp2 thúc đẩy kết lại thành cụm liên kết π ưu tiên nitơ Do hàm lượng nitơ tăng lên màng DLC làm tăng số lượng kết cụm cấu trúc sp2 làm gia tăng pha graphit Các liên kết sp2 có độ dài liên kết ngắn liên kết sp3, độ dài liên kết giảm làm giảm biến dạng màng Ngồi liên kết C=N có độ dài liên kết ngắn liên kết C=C, gia tăng liên kết C=N tốc đốc độ dịng khí 48 an nitơ tăng làm giảm ứng suất màng, làm cho màng tránh ăn mịn ứng suất Do đó, tăng lưu lượng dịng khí N2 q trình tạo màng N-DLC từ lên 10,3 sccm làm tăng hiệu suất chống ăn mịn thép khơng gỉ 316L 49 an KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài đánh giá khả bảo vệ ăn mòn lớp màng N-DLC phủ thép không gỉ 316L phương pháp bay hóa học có trợ giúp RF plasma (RF-PACVD) Các lớp màng N-DLC khác tạo cách thay đổi lưu lượng dịng khí nitơ trình phủ và đánh giá hiệu suất bảo vệ ăn mịn mơi trường giả định thể người, dung dịch Hanks’, pH = 7,4 nhiệt độ 37 oC Một số tính chất bề mặt liên quan đến hiệu suất bảo vệ đánh giá Kết cụ thể sau: ✓ Các bệnh lý động mạch vành tìm hiểu nguyên nhân cách khắc phục Đặc biệt vật liệu và phương pháp bảo vệ ống stent; ✓ Tính chất ứng dụng thép khơng gỉ 316L tìm hiểu, đặc biệt ứng dụng làm ống stent Đồng thời, ăn mịn (điện hóa) vật liệu y sinh phương pháp bảo vệ xem xét; ✓ Phân tích quang phổ điện tử tia X (XPS) cho thấy có mặt đỉnh C 1s, N 1s và O 1s Cường độ đỉnh O 1s giảm dần N 1s tăng dần tăng lưu lượng dịng khí nitơ q trình tạo mẫu; ✓ Phân tích hiển vi lực ngun tử (AFM) cho thấy bề mặt thép không gỉ 316L trở nên đồng đều, mịn hơn, khuyết và độ ghồ ghề giảm mạnh tăng lưu lượng dòng khí nitơ q trình tạo mẫu Kết này ảnh hưởng lớn đến hiệu suất bảo vệ ăn mòn lớp màng N-DLC phủ thép 316L; ✓ Kết phân tích phân cực động cho thấy tất mẫu thể vật liệu thụ động dung dịch Hanks’ mật độ dòng điện nhỏ Đồng thời, kết cho thấy màng DLC pha tạp nitơ lưu lượng dòng khí cao mật độ dịng điện ăn mịn giảm dần, đặc biệt điện ăn mòn lỗ cao nhiều so sánh với điện ăn mòn lỗ thép 316L khơng phủ màng ✓ Phân tích tổng trở điện hóa cho thấy, lớp màng N-DLC có tổng trở cao thể hai vịng cung rõ rệt Vòng nhỏ lớp màng vòng lớn lớp điện tích kép và đạt giá trị lớn chứng tỏ lớp màng N-DLC phủ lên thép 316L có khả chống ăn mịn tốt đồng thời thể khả bám dính tốt bề mặt thép Các giá trị này tăng tăng lưu lượng dịng khí q trình tạo mẫu EIS cho thấy phần diện tích bị tách lớp giảm mạnh tăng lưu lượng dịng khí q trình tạo mẫu Hơn điện trở lớp màng lớp điện tích kép (Rct) bề mặt tiếp xúc vật liệu lớp màng tăng mạnh lưu lượng dịng khí N2 q trình tạo mẫu, khả chống ăn mịn tăng 50 an Vì vậy, kết phân tích cho thấy màng N-DLC phù hợp cho việc chống ăn mòn (lỗ) cho thép không gỉ 316L làm vật liệu ống stent lớp phủ đồng đều, mịn hơn, khuyết, độ ghồ ghề giảm bám dính tốt bề mặt thép Kiến nghị Đề tài thành công việc tìm hiểu ống stent, thép khơng gỉ 316L ứng dụng, ăn mịn vật liệu y sinh, tìm hiểu và đánh giá hiệu suất bảo vệ ăn mòn lớp màng N-DLC phủ thép không gỉ 316L tính chất bề mặt liên quan đến hiệu suất bảo vệ ăn mịn Để hồn thiện đề tài cần: ✓ Khảo sát tính chất học và độ bám dính lớp màng N-DLC bề mặt thép không gỉ 316L; ✓ Thử nghiệm môi trường vivo; ✓ Phủ lớp màng N-DLC trực tiếp lên ống stent làm thép 316L và đánh giá 51 an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] Christina Mayerl, Melanie Lukasser, Roland Sedivy, Harald Niederegger, Ruediger Seiler, Georg Wick (2006) “Atherosclerosis research from past to present-on the trcak of two pathologists with opposing veiws, Carl von Rokitansky and Rudolf Virchow” Original aricle 449, pp 96-103 The WHO CVD risk chart working group (2019) “World heath organization cardiovascular disease risk chart: revised models to estimate risk in 21 global regions” The lancet global heath 7, pp 1332-1344 A A Bravy, D L Bhatt (2009) “Acute coronary syndromes in clinical pratice” Springer, pp 1-10 M K Anderson, M P Odell, W P Wilson, W B Kannel (1991) “Cardiovascular disease risk profiles” American heart journal 121, pp 293298 R Barbucci (2002) “Integrated biomaterials science” Springer P Libby (2002) “Atherosclerosis” Sci Am 286, pp 46-55 R Ross (1999) “Atherosclerosis” N Engl J Med 340, pp.115-126 H K Saini, Y J Xu, A S Arneja, P S Tappia, N S Dhalla (2005) “Pharmacological basis of different targets for the treatment of atherosclerosis” J Cell Mol Med 9, pp 818-839 S Misra, M R Thatipelli, P W Howe, C Hunt (2008) “Preliminary study of the use of drug-eluting stents in atherosclerotic renal artery stenoses mm in diameter or smaller” J Vasc Interv Radol 19, pp 833-839 J Daemen, H M Garcia-Garcia, N Kukreja, F Imani (2007) “The long-term value of sirolimus-and paclitaxel-eluting stents over bare metal stents in patients with diabetes mellitus” Eur Heart J 28, pp 26-32 T H Baron, P A Dean, C Canon, R E Koehler (1998) “Expandable metal stents for the treatment of colonic obstruction: techniques and outcomes” Gastrointest Endosc 47, pp 277-286 T Palmerini, U Benedetto, G Biondi-Zoccai, D Della Riva, L BacchiReggiani, P C Smits (2015) “Long-term safety of drug-eluting and bare-metal stents: evidence from a comprehensive network meta-analysis” J Am Coll Cardiol 65, pp 2496-2507 A Kastrati, A Dibra, C Spaulding, G L Laarman, M Menichelli (2007) “Meta-analysis of randomized trials on drug-eluting stents vs bare-metal stents in patients with acute myocardial infarction” Eur Heart J 28, pp 2706-2713 52 an [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] H Zhao, J Van Humbeeck, J Sohier, I De Scheerder (2002) “Electrochemical polishing of 316L stainless steel slotted tube coronary stents” J Mater Sci Mater Med 13, pp 911-916 P K Bowen, J Drelich, J Goldman (2013) “Zinc exhibits ideal physiological corrosion behavior for bioabsorbable stents” Adv Mater 25, pp 2577-2582 R Joseph, Davis (1994) “Stainless Steels” ASTM International, pp 6-8 J Marciniak (1997) “Perspectives of employing of the metallic biomaterials in the reconstruction surgery” Engineering of Biomaterials 1, pp 12-20 L Gary, Winters, Micheal, J Nutt (2006) “Stainless steels for medical and surgical applications” ASTM International, pp 25-38 Sanjay Shrivastava (2004) “Medical device materials”, ASTM International, pp 289-293 J A Grogan, B J O’Brien, S B Leen (2011) “A corrosion model for bioabsorbable metallic stents” Acta Biomater 7, pp 3523-3533 Paul Johan Hol, Nils, R Gjerdet, Torbjorn Jonung (2019) “Corrosion and metal release from overlapping arterial stents under mechanical and electrochemical stress” J Mech Behav Biomed 93, pp 31-35 M Y Ho, C C Chen, C Y Wang, S H Chang (2016) “The development of coronary artery stents: from bare-metal to bio-resorbable types” Metarials 6, pp 168 Denny A Jones (1996) “Principles and Prevention of Corrosion” Publisher: Pearson Education, pp 5-36 M Aballah (2004) “Antibacterial drugs as corrosion inhibitors for corrosion of aluminium in hydrochloric solution” Corros Sci 46, pp 1981-1996 Y Ren, H Zhao, W Liu, K Yang (2016) “Effect of cold deformation on pitting corrosion of 00Cr18Mn15Mo2N0 86 stainless steel for coronary stent application” Mater Sci Eng C 60, pp 293-297 B N Popov (2015) “Corrosion engineering: principles and solved problems” Elsevier, pp 289-325 A S H Makhlouf (2015) “Intelligent stannate-based coatings of self-healing functionality for magnesium alloys” In Intelligent Coatings for Corrosion Control 1, pp 537-555 P J Hol, N R Gjerdet, T Jonung (2019) “Corrosion and metal release from overlapping arterial stents under mechanical and electrochemical stress” J Mech Behav Biomed 93, pp 31-35 53 an [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] F Mansfeld, B Little (1992) “Microbiologically influenced corrosion of copper-based materials exposed to natural seawater” Electrochim Acta 37, pp 2291-2297 J W Oldfield, W H Sutton (1978) “Crevice corrosion of stainless steels” Br Corros J 13, pp 104-111 K Ogle, V Baudu, L Garrigues, X Philippe (2000) “Localized electrochemical methods applied to cut edge corrosion” J Electrochem Soc 147, pp 3654 -3675 K Sieradzki, R C Newman (1987) “Stress-corrosion cracking” J Phy Chem Solids 48, pp 1101-1113 A Turnbull, K Mingard, J D Lord, B Roebuck, D R Tice, K J Mottershead, A K Bradbury, (2011) “Sensitivity of stress corrosion cracking of stainless steel to surface machining and grinding procedure” Corros Sci 53, pp 33983415 J R Davis (2000) “Corrosion: Understanding the basics” ASM international, pp 1-45 G Song (2005) “Recent progress in corrosion and protection of magnesium alloys” Adv Eng Mater 7, p 563-586 W Von Baeckmann, W Schwenk, W Prinz (1997) “Cathodic corrosion protection” Elsevier, pp 1-56 X Chen, X G Li, C W Du, Y F Cheng (2009) “Effect of cathodic protection on corrosion of pipeline steel under disbonded coating” Corros Sci 51, pp 2242-2245 L Y Xu, X Su, Y F Cheng, (2013) “Effect of alternating current on cathodic protection on pipelines” Corros Sci 66, pp 263-268 M Shabani‐Nooshabadi, M Mollahoseiny, Y Jafari (2014) “Electropolymerized coatings of polyaniline on copper by using the galvanostatic method and their corrosion protection performance in HCl medium” Surf Interface Anal 46, pp 472-479 M M Antonijevic, M B Petrovic (2008) “Copper corrosion inhibitors” Int J Electrochem Sci 3, pp 1-28 V H V Sarmento, M G Schiavett, A V Hammer, A V Benedetti, C S Fugivara, P H Suegama, C V Santilli (2010) “Corrosion protection of stainless steel by polysiloxane hybrid coatings prepared using the sol–gel process” Surf Coat Technol 204, pp 2689-2701 54 an [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [52] [53] [54] S R Moraes, D Huerta-Vilca, A J Motheo (2003) “Corrosion protection of stainless steel by polyaniline electrosynthesized from phosphate buffer solutions” Prog Org Coat 48, pp 28-33 J Mondal, A Marques, L Aarik, J Kozlova, A Simões, V Sammelselg (2016) “Development of a thin ceramic-graphene nanolaminate coating for corrosion protection of stainless steel” Corros Sci 105, pp 161-169 C Garcia, S Ceré, A Durán (2004) “Bioactive coatings prepared by sol–gel on stainless steel 316L” J Non-Cryst Solids 348, pp 218-224 J M Gaidis (2004) “Chemistry of corrosion inhibitors” Cem Concr Compos 26, pp 181-189 P J Kinlen, D C Silverman, C R Jeffreys (1997) “Corrosion protection using polyanujne coating formulations” Synth Met 85, pp 1327-1332 W Funke (1979) “Corrosion tests for organic coatings A review of their usefulness and limitations” Journal of the oil and colour chemists's association 62, pp 63-67 R G Buchheit, H Guan, S Mahajanam, F Wong (2003) “Active corrosion protection and corrosion sensing in chromate-free organic coatings” Prog Org Coat 47, pp 174-182 R Brown, M N Alias, R Fontana (1993) “Effect of composition and thickness on corrosion behavior of TiN and ZrN thin films” Surf Coat Technol 62, 467473 S Khamseh, E Alibakhshi, M Mahdavian, M R Saeb, H Vahabi, N Kokanyan, P Laheurte (2018) “Magnetron-sputtered copper/diamond-like carbon composite thin films with super anti-corrosion properties” Surf Coat Technol 333, pp 148-157 R Ding, Y Zheng, H Yu, W Li, X Wang T Gui (2018) “Study of water permeation dynamics and anti-corrosion mechanism of graphene/zinc coatings” J Alloys Compd 748, pp 481-495 A Stankiewicz, I Szczygieł, B Szczygieł (2013) “Self-healing coatings in anti-corrosion applications” J Mater Sci 48, pp 8041-8051 L Fedrizzi, S Rossi, F Bellei, F Deflorian (2002) “Wear–corrosion mechanism of hard chromium coatings” Wear 253, pp 1173-1181 P J Høl, N R Gjerdet, T Jonung (2019) “Corrosion and metal release from overlapping arterial stents under mechanical and electrochemical stress–An experimental study” J Mech Behav Biomed Mater 93, pp 31-35 55 an [55] [56] [57] [58] [60] [61] [62] [63] [64] [65] [66] [67] S Kamijama, T Saeki, H Mori, Y Numasawa (1991) “Electron devices meeting” Technical Digest, International, pp 827-830 A P Malshe, B S Park, W D Brown, H A Naseem (1999) “A review of techniques for polishing and planarizing chemically vapor-deposited (CVD) diamond films and substrates” Diamond Relat Mater 8, pp 1198-1213 D A Brownson, C E Banks (2012) “The electrochemistry of CVD graphene: progress and prospects” Phys Chem Chem Phys 14, pp 8264-8281 E Vittone, C Manfredotti, F Fizzotti, A L Giudice, P Polesello, V Ralchenko, (1999) “Thermoluminescence in CVD diamond films: application to radiation dosimetry” Diamond Relat Mater 8, pp.1234-1239 J C Chai, S L Shen, N Miura, D T Bergado (2001) “Simple method of modeling PVD-improved subsoil” J Geotech Geoenviron Eng 127, pp 965972 G Mauer, A Hospach, R Vaben (2013) “Process development and coating characteristics of plasma spray-PVD” Surf Coat Technol 220, pp 219-224 G H Prengel, C P Jindal, H K Wendt, T A Santhanam, P L Hegde, M R Penich (2001) “A new class of high performance PVD coatings for carbide cutting tools” Surf Coat Technol.139, pp 25-34 A A Ogwu, T Coyle, T I Okpalugo, P Kearney, P D Maguire, J A McLaughlin (2003) “The influence of biological fluids on crack spacing distribution in Si-DLC films on steel substrates” Acta Mater 51, pp 34553465 H G Kim, S H Ahn, J G Kim, S J Park, K R Lee (2005) “Effect of Siincorporation on wear–corrosion properties of diamond-like carbon films” Thin Solid Films 482, pp 299-304 X Wang, Y Zhao (2015) “Study of electrical conductivity and microcosmic structure of tetrahedral amorphous carbon films doped by boron” Adv Mater Sci Eng 2015, pp 1-6 J R Dahn, A K Sleigh, H Shi, J N Reimers, Q Zhong, B M Way (1993) “Dependence of the electrochemical intercalation of lithium in carbons on the crystal structure of the carbon” Electrochim Acta 38, pp 1179-1191 M A Caro, V L Deringer, J Koskinen, T Laurila (2018) “growth mechanism and origin of high sp3 content in tetrahedral amorphous carbon” Phys Rev Lett 120, pp 166101 56 an [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77] [78] [79] [80] W J Ma, A J Ruys, R S Mason, P J Martin, A Bendavid (2007) “DLC coatings: effects of physical and chemical properties on biological response” Biomaterials 28, pp 1620-1628 A Grill (1999) “Plasma-deposited diamondlike carbon and related materials” IBM J Res Dev 43, pp 147-162 N D Nam, S H Lee, J G Kim, J W Yi, K R Lee (2009) “Efect of stress on the passivation of Si-DLC coating as stent materials in simulated body environment” Diamond Relat Mater 18, pp 1145-1151 Abdul Wasy Zia, Zhifeng Zhou, Lawerence Kwok-Yan Li (2019) “Structural, mechanical, and tribological characteristics of diamond-like carbon coatings” Nanomaterials-based coating s - Elsevier, pp 171-194 S Al-Riyami, S Ohmagari, T Yoshitake (2010) “Nitrogen-doped ultrananocrystalline diamond/hydrogenated amorphous carbon composite films prepared by pulsed laser deposition” Appl Phys Express 1, pp 115102 H Kinoshita, T Hando, M Yoshida, J Appl Phys (2001) “Preparation of electrically conductive diamond-like carbon films using i-C4H10/N2 supermagnetron plasma” J Appl Phys 89, pp 2737 L K Keeper (2003) “A new generation of biocompatible materials may be on the horizon.” Nat Mater 2, pp 357 L Chandra, M Allen, B Butter, N Rushton, A.H Lettington, T.W Clyne (1995) “The effect of biological fluids on the response of DLC films to a norvel erosion durability test” Diamond Relat Mater 5, pp 852 S R P Silva, J Robertson, G A J Amaratunga, B Rafferty, L M Brown (1997) “Nitrogen modification of hydrogenated amorphous carbon films” J Appl Phys 81, pp 2626-2634 Paul Johan Hol, Nils R Gjerdet, Torbjorn Jonung (2019) “Corrosion and metal release from overlapping arterial stents under mechanical and electrochemical stress” J Mech Behav Biomed Mater 93, pp 34-36 P K Panda, B Sahoo (2013) “Synthesis and applications of electrospun nanofibers” Nanotechnology 1, pp 399-416 R Asmatulu, W Khan, K D Nguyen, M B Yildirim (2010) “Synthesizing magnetic nanocomposite fibers for undergraduate nanotechnology laboratory” Int J Mech Eng Educ 38, pp 196-203 P Jena Bhanu, J K Heinrich Hörber (2006) “Force microscopy: applications in biology and medicine” Wiley-Liss, pp 75-79 57 an [81] [82] [83] [84] Chen Zeng, Qingyun Chen, Ming Xu, Sihao Deng, Yu Luo, Tao Wu (2017) “Enhancement of medichanical, tribologial and morphological properties of nitrogenated diamond-like carbon films by gradient nitrogen doping” Diamond Relat Mater 76, pp 132-140 C Zeng, Q Chen, M Xu, S Deng, Y Luo, T Wu (2017) “Enhancement of mechanical, tribological and morphological properties of nitrogenated diamond-like carbon films by gradient nitrogen doping” Diamond Relat Mater 76, 132-140 K Bordo, H G Rubahn, (2012) “Effect of deposition rate on structure and surface morphology of thin evaporated Al films on dielectrics and semiconductors” Mater Sci 18, pp 313-317 R Sharma, P K Barhai, N Kumari (2008) “Corrosion resistant behaviour of DLC films” Thin Solid Films 516, pp 5397-5403 58 an S an K L 0 ... LIỆU KHÓA ḶN TỚT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN HÓA CỦA LỚP CACBON CÓ CẤU TRÚC KIM CƯƠNG PHA TẠP NITƠ TRÊN BỀ MẶT THÉP KHÔNG GỈ 316L GVHD: SVTH: MSSV: Khóa: PGS TS NGUYỄN ĐĂNG NAM NGUYỄN... tài: Nghiên cứu tính chất điện hóa lớp cacbon có cấu trúc kim cương pha tạp nitơ bề mặt thép khơng gỉ 316L Nội dung khóa luận: Tìm hiểu ứng dụng, tượng ăn mịn và phương pháp chống ăn mịn cho thép. .. tài: Sinh viên Nguyễn Thị Thu Uyên thực đề tài ? ?Nghiên cứu tính chất điện hóa lớp cacbon có cấu trúc kim cương pha tạp nitơ bề mặt thép không gỉ 316L? ?? Thực đầy đủ nội dung bao gồm (1) tìm hiểu
Ngày đăng: 02/02/2023, 09:21
Xem thêm:
