Biyomalzeme olarak kullanılabilecek MG-SR alaşımlarının üretilmesi ve PEO yöntemi ile yüzey özelliklerinin geliştirilmesi
Production and plasma electrolytic oxidation surface modification of MG-SR alloys as potential biomaterials
Yazar: MEHMET YAZICI
Danışman: PROF. DR. YÜCEL GENÇER
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında, başta ortopedik uygulamalar olmak üzere biyomalzeme olarak kullanım potansiyeli olan biyoçözünür magnezyumun, mekanik ve korozyon dayanımı özelliklerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultu da ilk olarak Sr ve Zn elementleri kullanılarak üretilen Mg alaşımları kontrollü argon atmosferi altında indüksiyon fırında ergitilerek dökümü yapılmıştır. Yüzey özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla da ikincil olarak PEO metodu yöntemiyle 5 dakika süre ile alaşımların yüzeylerinde oksit tabaka oluşturulmuştur. Hazırlanan bu alaşımlar XRD, SEM, SEM-EDS, vickers mikrosertlik, çekme testi ile karakterize edildikten sonra, hem altlık alaşımlar hem de PEO kaplanmış numunelere üç haftaya kadar YVS testine tabi tutulmuştur. YVS testi sonrası tüm numuneler XRD, SEM, SEM-EDS, FTIR analizleri ile karakterize edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre artan Sr oranı ile alaşımların korozyon direncinin azaldığı görülmüştür. İkili Mg-Sr alaşımına ilave edilen Zn ile birlikte tüm üçlü alaşımların korozyon direnci ikili alaşımlara göre artarken, ağırlıkça % 1,5'tan sonra ise düşüş sergilemiştir. PEO kaplama ile kimi alaşımların korozyon dirençlerinde bir değişim olmasa da, genel olarak bir artış görülmüştür. YVS testi sonrası, PEO kaplama ile kristalin HA fazı oluşumunun altlık alaşımlara nazaran daha fazla görüldüğü dikkat çekmiştir. Yine tez çalışması kapsamında PEO elektrolitine değişen oranlarda ilave edilen antibakteriyel özellikli Ag doplu HA tozu ile yapılan kaplamalarda, tozun oksit bünyesine amorf yapıda dahil olduğu görülmüştür. Artan toz konsantrasyonunun kaplamanın korozyon direncini düşürmüştür. Buna karşın YVS testi sırasında yüzeyde oluşan ikincil HA tabakasının oluşumunu ise teşvik ettiği görülmüştür. 10 g/l toz konsantrasyonu ile kaplanan numune, yapılan antibakteriyel test koşullarında sonucunda ise ile neredeyse tümüyle antibakteriyel özelliği sağladığı görülmüştür.

Abstract:
Within the scope of this thesis, it is aimed to improve the mechanical and corrosion resistance properties of biodegradable magnesium, which has the potential to be used as a biomaterial, especially in orthopedic applications. In this direction, firstly, Mg alloys produced by using Sr and Zn elements were melted and cast in an induction furnace under a controlled argon atmosphere. To improve the surface properties, an oxide layer was formed on the surfaces of the alloys for 5 minutes by the PEO method. These as-cast alloys were characterized by XRD, SEM, SEM-EDS, Vickers microhardness, tensile test, and then subjected to YVS test for up to three weeks on both as-cast alloys and PEO coated samples. With Zn added to the binary Mg-Sr alloy, the corrosion resistance of all ternary alloys increased compared to the binary alloys, while it decreased after 1.5% by weight. Although the corrosion resistance of some alloys was not improved by the PEO coating, there was an increase in general. After the SBF test, it was noted that PEO coated samples have more crystalline HA phase formation compared to base alloys. In addition, within the scope of the thesis, coatings were made with antibacterial Ag additive HA powder added at different concentrations to the PEO electrolyte. In these coatings, it was observed that the powder was contained in the oxide body in an amorphous form. The increase of the powder concentration reduced the corrosion resistance of the coating. On the other hand, it has been observed that it encourages the formation of a secondary HA layer on the surface during the SBF test. The sample, coated with a powder concentration of 10 g / l, was found to be almost completely antibacterial under the antibacterial test conditions.