Seçici lazer ergitme yöntemiyle üretilen implant malzemelerinin elektroforetik biriktirme ile yüzey özelliklerinin geliştirilmesi
Improving the surface properties with electrophoretic deposition of implant materials produced by selective laser melting
Yazar: BURAK TAŞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YAKUP UZUN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Amaç: Bu çalışmada CoCrW alaşımlarından üretilen biyomalzemelerde meydana gelen korozyon, aşınma ve yorulma gibi elektrokimyasal ve mekanik hasarların malzeme yüzeyinden kaynaklandığı bilindiğinden malzeme yüzeyi bir elektrokimyasal biriktirme yöntemi ile kaplanması amaçlanmıştır. Bu bağlamda kaplama malzemesi sadece yüzeyin direncini artıracak şekilde değil implant ve kemik arasındaki osseointegrasyonu sağlayacak biyoaktif bir malzeme olan 63S Bioglass materyali olarak seçilmiştir.
Yöntem: Çalışma kapsamında öncelikle CoCrW alaşımı numuneler bir eklemeli üretim yöntemi olan Seçici Lazer Ergitme (SLM) ile istenen boyutlarda üretilmiştir. Ardından üretilen numunelerin yüzeyleri elektrokimyasal yöntem Elektroforetik Biriktirme (EPD) ile farklı oranlarda 63S Bioglass ticari tozu ile farklı süre ve gerilimlerde kaplanmış, kaplama sonrası tüm numuneler 850 derecede bir saat sinterlenmiştir. Tüm bu işlemlerden sonra yüzeylerin karakterizasyonu EDS ve SEM analizleri ile belirlenmiştir. Yüzeyin elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi için her numune yapay tükürük sıvısında korozyon testine tabi tutulmuştur. Korozyon testi aşamasında açık devre potansiyeli, potansiyostatik elektroimpedans spektroskopisi ve potansiyodinamik polarizasyon testleri sırasıyla uygulanmıştır. Test sonrası grafikler ve SEM analizleri incelenmiştir.
Bulgular: Araştırma sonucunda CoCr malzemelerde Biyoglass çözeltide numunenin dış yüzeyinin kaplanması gerçekleştirilmiş ve yüzeyindeki katman incelenmiştir. Yüzeyde oluşan katmanın voltaj ve süre incelenmesine bakılmıştır. Yüksek voltaj değerlerinde birikme artmış, süre ile birlikte aynı şekilde artış olduğu incelenmiştir.  Tükürük sıvısının içerisindeki korozyona uğraması incelenmiş aşınma vb. diğer testlere tabi tutulmuştur. Diş implantlarında yeni model için daha ergonomik bir yapı sağlanmıştır.
Sonuç: İmplant malzemelerin vücut içerisindeki uyumunu artırıcı bir çalışma gerçekleştirilmiştir. CoCr'un vücut içitendeki etkisi kaplama sayesinde azaltılmıştır. Biyouyumluluk etkisindeki artış daha etkili bir yapı elde etmemizi sağlamıştır.

Abstract:
Purpose: In this study, it is aimed to coat the material surface with an electrochemical deposition method, since it is known that electrochemical and mechanical damages such as corrosion, wear and fatigue in biomaterials produced from CoCrW alloys are caused by the material surface. In this context, the coating material was chosen as 63S Bioglass material, which is a bioactive material that will not only increase the resistance of the surface but also provide osseointegration between the implant and the bone.
Method: Within the scope of the study, first of all, CoCrW alloy samples were produced in desired dimensions by Selective Laser Melting (SLM), an additive manufacturing method. Afterwards, the surfaces of the produced samples were coated with 63S Bioglass commercial powder at different rates with the electrochemical method Electrophoretic Deposition (EPD) at different times and tensions, and after the coating, all the samples were sintered at 850 degrees for one hour. After all these processes, the characterization of the surfaces was determined by EDS and SEM analysis. In order to examine the electrochemical properties of the surface, each sample was subjected to corrosion test in artificial saliva. In the corrosion test phase, open circuit potential, potentiostatic electroimpedance spectroscopy and cyclic polarization tests were applied respectively. Post-test graphics and SEM analyzes were examined.
Findings: As a result of the research, the outer surface of the sample was coated in the Bioglass solution in CoCr materials and the layer on the surface was examined. The voltage and time of the layer formed on the surface were examined. Accumulation increased at high voltage values, and it was observed that there was an increase in the same way with time. Corrosion in the salivary fluid, wear, etc. examined and subjected to other tests. A more ergonomic structure has been provided for the new model in dental implants.
Conclusion: A study was carried out to increase the compatibility of implant materials within the body. The effect of CoCr inside the body is reduced thanks to the coating. The increase in the biocompatibility effect has enabled us to obtain a more effective structure.