Elektroforetik hidroksiapatit kaplamaların tutunma özelliklerine Ti6Al4V anodizasyon parametrelerinin etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of the Ti6Al4V anodization parameters on adhesion properties of the electrophoretic hydroxiapatite coatings
Yazar: VOLKAN ŞENOL
Danışman: DOÇ. DR. ENBİYA TÜREDİ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Anodizasyon = Anodization ; Biyomalzemeler = Biomaterials ; Elektroforetik yöntemler = Electrophoretic methods

Özet:
Yapılan araştırmalara göre, osseointegrasyonun, kemik doku-implant malzeme yüzeyi arasındaki bağlantı, zayıf olmasından kaynaklı implant operasyonu başarısızlık oranı oldukça yüksektir. İmplant malzemenin, kemik dokusu ile olan birlikteliği geliştirilerek implantın kullanım ömrünü artırmak, yapılacak revizyon ameliyatı sayısını düşürmek mümkündür. Bu birlikteliği artırmak için önemli faktörler; malzeme seçimi ve seçilen malzemenin yüzey özelliklerinin geliştirilmesidir. Bu çalışmada biyomalzeme olarak tercih edilen Ti-6Al-4V alaşımına, elektroforetik hidroksiapatit kaplama öncesi, kaplamanın altlık yüzeye olan tutunma kuvvetini artırmak amacıyla, çeşitli parametrelerle anodizasyon uygulanmıştır. Anodizasyon işlemi için 2 tür çözelti kullanılmıştır. Çözelti A, saf su içerisinde 1 M H2O2 ve 0.5 M NaOH'den oluşmaktadır. Çözelti B ise saf su içerisinde 5 M NaOH'den oluşmaktadır. Anodizasyon 3 farklı potansiyelde (5 V, 10 V, 20 V) ve 3 farklı sürede (30 dk, 60 dk, 90 dk) uygulanmıştır. Anodizasyon sonrası gerçekleştirilen elektroforetik kaplama işlemi, 100 ml etanol ve 1 gr hidroksiapatit tozundan oluşturulan kaplama çözeltisi içerisinde 20 V 5 dk'de gerçekleştirildikten sonra 800°C'de sinterlenmiştir. Anodizasyon gerçekleştirilen yüzeylerde; yüzey pürüzlülüğü, SEM görüntüleri ve XRD verileri incelenmiştir. Anodizasyon sonrası elektroforetik hidroksiapatit kaplama yapılan yüzeylere çizik testi uygulanmıştır. Kaplanmış numunelerin; SEM görüntüleri, XRD verileri ve optik mikroskop görüntüleri incelenmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda; çözelti A içerisinde gerçekleştirilen anodizasyon işleminde, yüzeyde ağsı oksit tabakasının oluştuğu görülürken, çözelti B ile yapılan anodizasyon işleminde sodtum titanat nanofiberlerinin filizlendiği görülmüştür. Kaplanmış numunelere yapılan çizik testleri, SEM görüntü analizi yoluyla incelenmiştir. En iyi tutunma performansını, çözelti A içerisinde 10 V - 90 dk ve 20 V - 90 dk'de anodize edilmiş numuneler göstermiştir.

Abstract:
According to latest researches, implant operation failure rate is very high due to weak osseointegration which is called as connection between bone tissue and implant material surface. Increasing lifetime of implant and reducing revision surgery rate is possible through enhancing interface properties between implant material and bone tissue. There are two key factors to improve this relationship; material selection and advancing surface properties of selected material. In this study, Ti6Al4V alloy preferred as biomaterial was anodized with various parameters to increase adhesion strength between substrate and hydroxyapatite coating. Two types of solutions were used for the anodization process. Solution A consists of 1 M H2O2 and 0.5 M NaOH in distilled water. Solution B comprises of 5 M NaOH in distilled water. Anodization process was applied in 3 different potential (5 V, 10 V, 20 V) and 3 different time (30 min, 60 min, 90 min). Electrophoretic depositon performed after anodization process was carried out at 20 V for 5 minutes in a coating solution which consists of 100 ml ethanol and 1 gr hydroxyapatite powder then sintered at 800°C. Surface roughness, SEM images and XRD data were examined on anodized surfaces. The scratch test was applied to hydroxyapatite coated surfaces. Coated surfaces were investigated by SEM images, XRD data and Optical Microscope. It was observed that weblike oxide layer was formed on the surface in the solution A as a result of examination. Sodium titanate fibers was beginning to develop in the anodization process with solution B. Scratch Test on hydroxyapatite coated samples were examined by SEM image analysis. Anodized samples in solution A at 10 V - 90 min and 20 V - 90 min showed the best adhesion performance.