CORROSION OF CO-CR ALLOY FABRICATED BY SELECTIVE LASER MELTING FOLLOWED BY HEAT TREATMENT
Loading...
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Srinakharinwirot University
Abstract
This study aimed to evaluate the corrosion resistance of cobalt–chromium (Co–Cr) dental alloys. Alloys were fabricated by conventional casting and by selective laser melting (SLM) under different heat treatment conditions. The study also investigated the influence of corrosive media and build orientation on corrosion behavior. Fifty specimens were divided into five groups: casting and four SLM subgroups. Each SLM subgroup underwent two heat treatments. The first was 1050°C for 5 hours (HT1050–5h). The second was 1150°C for 1 hour (HT1150–1h). SLM specimens were produced in two build orientations, XZ (0°) and XY (90°). Corrosion testing used the immersion test according to ISO 10271. Two solutions were used: simulated body fluid (SBF, pH≈7.4) and lactic acid (pH≈2.3). The solutions were maintained at 37°C for 7 days. Cobalt (Co) and chromium (Cr) ions released were quantified by inductively coupled plasma–optical emission spectrometry (ICP–OES). Surface morphology before and after immersion was examined by scanning electron microscopy (SEM). Results showed that lactic acid caused significantly higher metal ion release in all groups compared to SBF (p
การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเปรียบเทียบสมบัติการกัดกร่อนของโลหะผสมโคบอลต์–โครเมียม (Co–Cr alloy) ที่ผลิตด้วยกระบวนการหล่อแบบดั้งเดิม (Casting) เปรียบเทียบกับกระบวนการหลอมผงโลหะด้วยเลเซอร์ (Selective Laser Melting; SLM) ภายใต้เงื่อนไขการอบชุบความร้อน (Heat treatment) ที่แตกต่างกัน รวมทั้งศึกษาผลของสภาวะแวดล้อมของสารละลายและทิศทางการขึ้นรูปต่อพฤติกรรมการกัดกร่อนของวัสดุ ชิ้นงานจำนวนทั้งสิ้น 50 ชิ้นถูกแบ่งออกเป็น 5 กลุ่ม ได้แก่ กลุ่ม Casting และกลุ่ม SLM ที่ผ่านการอบชุบความร้อน 2 สภาวะ คือ 1050°C เป็นเวลา 5 ชั่วโมง (HT1050–5h) และ 1150°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง (HT1150–1h) ในสองทิศทางการขึ้นรูป ได้แก่ XZ (0°) และ XY (90°) ทดสอบการกัดกร่อนด้วยวิธี Immersion test ตามมาตรฐาน ISO 10271 ในสารละลายจำลองของเหลวในร่างกาย (Simulated Body Fluid; SBF, pH≈7.4) และสารละลายกรดแลคติก (pH≈2.3) เป็นเวลา 7 วันที่อุณหภูมิ 37°C การปลดปล่อยไอออนโลหะโคบอลต์ (Co) และโครเมียม (Cr) ตรวจวัดด้วยเครื่อง ICP–OES และลักษณะพื้นผิวตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ผลการทดลองพบว่าสารละลายกรดแลคติกก่อให้เกิดการปลดปล่อยไอออนโลหะสูงกว่าสารละลาย SBF อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p0.05) เมื่อพิจารณาอิทธิพลของกรรมวิธีทางความร้อน พบว่ากลุ่ม SLM–HT1150–1h มีค่าการปลดปล่อยไอออน Co และ Cr ต่ำและสม่ำเสมอกว่ากลุ่ม SLM–HT1050–5h ทั้งในสารละลาย SBF และกรดแลคติก สะท้อนถึงความเสถียรของฟิล์มออกไซด์และประสิทธิภาพการต้านทานการกัดกร่อนที่ดีกว่า ผลการวิเคราะห์ SEM ยืนยันว่ากลุ่ม Casting มีการกัดกร่อนเฉพาะที่และความขรุขระผิวสูงกว่า ขณะที่พื้นผิวของกลุ่ม SLM โดยเฉพาะกลุ่ม HT1150–1h มีการพื้นผิวที่เรียบกว่า สรุปได้ว่ากระบวนการผลิตแบบ SLM ร่วมกับการอบชุบความร้อนที่อุณหภูมิ 1150°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง เป็นเงื่อนไขที่ให้สมบัติการต้านทานการกัดกร่อนของ Co–Cr alloy ที่ดีที่สุด และเหมาะสมต่อการประยุกต์ใช้ในงานทางทันตกรรมเชิงคลินิกมากที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการหล่อแบบดั้งเดิม
การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเปรียบเทียบสมบัติการกัดกร่อนของโลหะผสมโคบอลต์–โครเมียม (Co–Cr alloy) ที่ผลิตด้วยกระบวนการหล่อแบบดั้งเดิม (Casting) เปรียบเทียบกับกระบวนการหลอมผงโลหะด้วยเลเซอร์ (Selective Laser Melting; SLM) ภายใต้เงื่อนไขการอบชุบความร้อน (Heat treatment) ที่แตกต่างกัน รวมทั้งศึกษาผลของสภาวะแวดล้อมของสารละลายและทิศทางการขึ้นรูปต่อพฤติกรรมการกัดกร่อนของวัสดุ ชิ้นงานจำนวนทั้งสิ้น 50 ชิ้นถูกแบ่งออกเป็น 5 กลุ่ม ได้แก่ กลุ่ม Casting และกลุ่ม SLM ที่ผ่านการอบชุบความร้อน 2 สภาวะ คือ 1050°C เป็นเวลา 5 ชั่วโมง (HT1050–5h) และ 1150°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง (HT1150–1h) ในสองทิศทางการขึ้นรูป ได้แก่ XZ (0°) และ XY (90°) ทดสอบการกัดกร่อนด้วยวิธี Immersion test ตามมาตรฐาน ISO 10271 ในสารละลายจำลองของเหลวในร่างกาย (Simulated Body Fluid; SBF, pH≈7.4) และสารละลายกรดแลคติก (pH≈2.3) เป็นเวลา 7 วันที่อุณหภูมิ 37°C การปลดปล่อยไอออนโลหะโคบอลต์ (Co) และโครเมียม (Cr) ตรวจวัดด้วยเครื่อง ICP–OES และลักษณะพื้นผิวตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ผลการทดลองพบว่าสารละลายกรดแลคติกก่อให้เกิดการปลดปล่อยไอออนโลหะสูงกว่าสารละลาย SBF อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p0.05) เมื่อพิจารณาอิทธิพลของกรรมวิธีทางความร้อน พบว่ากลุ่ม SLM–HT1150–1h มีค่าการปลดปล่อยไอออน Co และ Cr ต่ำและสม่ำเสมอกว่ากลุ่ม SLM–HT1050–5h ทั้งในสารละลาย SBF และกรดแลคติก สะท้อนถึงความเสถียรของฟิล์มออกไซด์และประสิทธิภาพการต้านทานการกัดกร่อนที่ดีกว่า ผลการวิเคราะห์ SEM ยืนยันว่ากลุ่ม Casting มีการกัดกร่อนเฉพาะที่และความขรุขระผิวสูงกว่า ขณะที่พื้นผิวของกลุ่ม SLM โดยเฉพาะกลุ่ม HT1150–1h มีการพื้นผิวที่เรียบกว่า สรุปได้ว่ากระบวนการผลิตแบบ SLM ร่วมกับการอบชุบความร้อนที่อุณหภูมิ 1150°C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง เป็นเงื่อนไขที่ให้สมบัติการต้านทานการกัดกร่อนของ Co–Cr alloy ที่ดีที่สุด และเหมาะสมต่อการประยุกต์ใช้ในงานทางทันตกรรมเชิงคลินิกมากที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการหล่อแบบดั้งเดิม