Ti6al4v alaşımının yüzeyinin uhmwpe-hap kompoziti ile kaplanması ve karakterizasyonu
Coating and characterization of ti6al4v alloy surface by uhmwpe-hap composite
Yazar: ELİF YENİLMEZ
Danışman: DOÇ. DR. GÖZDE FATMA ÇELEBİ EFE
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Total Kalça Protezi implantları, kalça ekleminin fonksiyonunu yerine getiremediği
durumlarda kullanılan biyouyumlu malzemelerden yapılmış implantlardır.. Kalça protezi
dört temel bileşenden oluşmaktadır. Protezin yük taşıyan kısmı femoral sap, metal ve
alaşımlarından; femur başı, metal veya seramikten; asetabuler yuva, metal, seramik veya
polimerden ve asetabuler liner bileşeni de, polimerden yapılmaktadır. Kalça protezlerinde
görülen en yaygın hasar, asetabular yuva ve liner parçalarında hareket sırasında zamanla
meydana gelen aşınmadır. Aşınma ürünleri vücutta yabancı doku reaksiyonlarına sebep
verirler. Bu durum, protezde gevşemeye, çıkık ve kemik kaybına neden olur. Mevcut tez
çalışmasında, total kalça protezi implantlarının asetabular yuva ve asetabuler liner
kısımlarının sürtünme ve aşınma dayanımlarının arttırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla
Ti6Al4V alaşımı asetabular yuva ve liner malzemesinin (Ultra Yüksek Yoğunluklu
Polietilen) UHMWPE- Hidroksiapatitin (HAp) kompozitleri ile kaplanmıştır. Deneysel
çalışmalarda UHMWPE-HAp Kompozitinin altlık yüzeyine tutunmasını sağlamak
amacıyla, Ti6Al4V alaşımı anodik oksidasyon yöntemi ile TiO2 kaplanmıştır.
UHMWPE' e aşınma dayanımını arttırmak amacıyla farklı ağırlık oranlarında HAp tozu
ilave edilmiştir. Elde edilen polimer matriksli kompozit malzeme, daldırma kaplama
yöntemiyle, oksitlenen Ti6Al4V yüzeyine kaplanmıştır. Kompozit kaplamalarının
mikroyapı ve faz analizleri SEM, EDS ve FTIR ile, kristalinite ve mekanik özellikleri
DSC ve lineer aşınma testi ile yapılmıştır. UHMWPE matrikse ilave edilen HAp miktarı
arttıkça kompozitlerin kristalinite ve mekanik özellikleri artış göstermiş, titanyum
alaşımının 0.4 olan sürtünme katsayısı değeri, UHMWPE-HAp kompozit kaplama ile
0.02 lere kadar düşürülmüştür. Günümüz literatüründe kalça protezi çalışmalarında
Ti6Al4V asetabular yuva ve liner malzemesi üzerine UHMWPE-HAp kompozit film
kaplama ile ilgili yapılmış bir çalışma mevcut değildir. Ancak uygulanan tez çalışması
neticesinde bu tip protezlerin umut vaat edeceği öngörülmektedir.

Abstract:
Total hip-joints replacements are made of body-compatible materials that replace the hipjoint. The hip prosthesis consists of four components. The load-bearing part of the
prosthesis being femoral shank, is made of mostly metal and its alloys; femoral head,
metal or ceramic; the acetabular cup is made of metal, ceramic or polymer and the
acetabular liner component is made of polymeric materials. The most common failure in
hip prostheses is wear in the acetabular cup and liner parts. Wear products cause foreign
tissue reactions in the body. This case causes loosening of prosthesis, out of joint and
bone loss. In this thesis, it is aimed to increase the friction and wear resistance of both
acetabular cup and liner of total hip prosthesis. For that purpose, Tİ6Al4V alloy asetabuler
cup and liner material was coated by UHMWPE- HAp (Ultra High Molecular Weight
Polyethylene) composites. In experimental studies before composite coating. In the
experimental studies, Ti6Al4V alloy was coated with TiO2 by anodic oxidation method
in order to ensure that the UHMWPE-HAp composite is attached to the surface of the
substrate. In order to increase the wear resistance of UHMWPE, different weight
percentages of Hydroxyapatite (HAp) powder which was produced by biomimetic
method was added into the UHMWPE. Obtained polymer matrix composite material was
coated on oxidized Ti6Al4V alloy surface by dip coating method. Microstructure and
phase analysis of composite coatings were performed by SEM, EDS and FTIR and
crystallinity and mechanical properties were analyzed by DSC and linear wear test.
Crystallinity and mechanical properties of composites were increased with increasing
HAp content added into the UHMWPE matrix, friction coefficient of titanium alloy
which is 0.4 was decreased to the value of 0.02 by UHMWPE-HAp coating. In today's
literature, there is no study about composite film coating of UHMWPE-HAp on Ti6Al4V
acetabular cup and liner material in hip prosthesis studies. However, it is foreseen that
this type of prosthesis will be promising as a result of the thesis study.