Beta (β)-tipi titanyum alaşımları üzerine biyoaktif hibrid kaplamaların üretilmesi, karakterizasyonu ve In-vitro korozyon özelliklerinin araştırılması
Production of bioactive hybrid coatings on beta (β)-type titanium alloys, characterization and investigation of In-vitro corrosion properties
Yazar: MEHMET TOPUZ
Danışman: DOÇ. DR. BURAK DİKİCİ
Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, Ti‒29Nb‒13Ta‒4.6Zr (TNTZ) altlıklar üzerine hidroksiapatit (HA) esaslı titanya (TiO2), gümüş nitrat (AgNO3) ve zirkonya (ZrO2) takviyeli hibrid kaplamalar sol jel (sol-gel) daldırma tekniği (dip-coating) kullanılarak sentezlenmiştir. Hibrid kaplamalardaki HA eldesi için kalsiyum nitrat tetrahidrat (Ca(NO3)2∙4H2O), trietil fosfat (P(OC2H5)3) ve fosfor pentoksit (P2O5) kullanılmıştır. Kullanılan jelin ve kaplamaların karakterizasyonu TGA, XRD, SEM ve EDS analizleri ile yapılmıştır. İnce film kaplamaların altlık malzemelere olan adhezyon dayanımı belirlemek için Scratch, altlık malzemelerin ve kaplamaların korozyon dirençlerini belirlemek için ise in-vitro şartlar altında elektrokimyasal testler yapılmıştır. SEM incelemelerinde kaplamada küçük porlar ve ince çatlaklar tespit edilmiş, bu çatlak ve porların osteointegrasyonu arttıracağı ön görülmüştür. EDS analizlerinde yüzeyde HA oluşumunu işaret eden Ca, O ve P bileşenlerinin yanında Ti, Al, V, Nb, Ta ve Zr gibi altlık malzemenin varlığını kanıtlayan bileşenler gözlemlenmiştir. XRD analizlerinde jelden elde edilen tozlarda HA, TiO2, Ag ve ZrO2 piklerine rastlanmış, ince film kaplamalarda ise sinterleme sonrası bu yapıların kristalin hale geldiği görülmüştür. Scratch testlerinde kaplamaların altlık malzemeye olan adhezyon dayanımlarının kullanım açısından yeterli olduğu, in-vitro korozyon testlerinde ise ince film kaplı numunelerin kaplamasız numunelere kıyasla korozyonu önlemede etkili olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, Ti‒29Nb‒13Ta‒4.6Z is (TNTZ) used as substrate material, hydroxyapatite (HA) based titania (TiO2), silver nitrate (AgNO3) and zirconia (ZrO2) doped hybrid coatings synthesized by the sol-gel dip-coating technique. Calcium nitrate tetrahydrate (Ca(NO3)2∙4H2O), triethyl phosphate (P(OC2H5)3), and phosphorus pentoxide (P2O5) were used for obtaining HA in coatings. To determine characterization of the used gel and coatings were carried out by TGA, XRD, SEM and EDS analysis. The strength of adhesion between substrate material and thin film coatings Scratch method applied, also corrosion resistance of the substrate and coatings was calculated under in-vitro environments with electrochemical tests. Coatings include small pores and the thin cracks in SEM images, such cracks and pores has been envisaged to improve the osteointegration of coatings. In EDS analysis, existence of Ca, O and P elements pointing to the formation of HA, such as Ti, Al, V, Nb, Ta and Zr elements prove the existence of the base materials. XRD analysis of powder obtained from the gels (HA, TiO2, ZrO2 and Ag) showed that characteristic peak of compounds, after sintering of coatings, these compounds become crystalline. Adhesion strength of coatings demonstrated that the substrate material is sufficient for use of and the results of in-vitro corrosion tests, thin film coatings were to be more effective for preventing corrosion than uncoated sample.