Kalsiyum fosfat takviyeli alümina-titana kaplamaların mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of microstructure and mechanical properties of calcium phosphate reinforced alumina-titania coating
Yazar: BARIŞ ÇAL
Danışman: PROF.DR. SERDAR SALMAN ; Y.DOÇ.DR. FAİK NÜZHET OKTAR
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metal Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
KALSİYUM FOSFAT TAKVİYELİ ALÜMİNA-TİTANAKAPLAMALARIN MİKROYAPI VE MEKANİKÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİÖZETİnsan vücudunda meydana gelen bir hasarı onarmak için metal veya diğermalzemelerin kullanımı günümüzden 2000 yıl önceye kadar uzanmaktadır. Romalılar,Çinliler ve Azteklerin 2000 yıl kadar önce diş hekimliğinde altın kullandıklarıbilinmektedir. Tarihi kayıtlarda ilkelde olsa camdan göz, tahtadan diş gibi basituygulamalara rastlanmaktadır.Biyomalzeme terimi için günümüze kadar pekçok tanım yapılmıştır. Bu tanımlariçinde konunun uzmanlarınca da kabul gören bir tanesi vardır ki; bu ?Biyomalzeme, tıbbicihazlarda kullanılan ve biyolojik sistemlerle beklenen etkileşimi gösterebilen, ortayaçıkarılması güç bir malzemedir?. Tüm tanımların birleştiği nokta ise, biyomalzemebiliminin en temel amacının ?biyouyumluluk? olduğudur.Çalışmamızın temelinde uzun ömürlü ve yüksek biyouyumlu bir implantın nasıl vene tür malzemelerden elde edilebileceği sorusu yatmaktadır. Deneysel çalışmada AISI 316paslanmaz çelik numuneler üzerine arabağlayıcılı ve arabağlayıcısız, plazma püskürtmeyöntemi ile kaplamalar yapılmıştır. Her iki şekil kaplamada da alümina-titan (ağırlıkça%60-40) ağırlıkça %5 ve %10 oranlarında HA ile karıştırılarak kaplanmıştır. Dahasonra kaplanan numunelerin mikroyapıları incelenmiş, bağ mukavemetleri test edilmiş,SEM, EDS ve XRD analizleri yapılmıştır. Elde edilen 4 farklı tip kaplama A1, A2, B1ve B2 olarak adlandırılmıştır.Çalışmamızda gövde malzemesi olarak düşük maliyeti ve mekanik özellikleriaçısından implant teknolojisinde yoğun olarak kullanılan AISI 316 paslanmaz çelikkullanılmıştır. Biyouyumu mükemmel denecek düzeyde olan HA, alümina-titan ilekarıştırılarak ana kaplama malzemesi olarak kullanılmıştır. Mekanik özelliklerineIbakıldığında çeliğin doğrudan HA ile kaplanmasının olumsuz yönleri ortaya çıkmaktadır.Yapılan literatür araştırmasında alümina-titan'ın iyi bir arabağlayıcı malzemesi olduğugörülmüştür ki deneylerden elde edilen sonuçlarda bunu desteklemiştir. Bu nedenle hembiyouyum özelliği olan hemde her iki malzeme arasında mekanik yönden iyi bir arayüzoluşturabilen alümina-titan'ın arabağlayıcı kaplama malzemesi olarak kullanılması uygungörülmüştür. Kaplama yöntemi olarak da plazma püskürtme kaplama tercih edilmiştir.Bunun en önemli nedeni plazma püskürtme işleminin kontrol edilebilir olmasına bağlıyüksek kaplama kalitesidir.Aralık 2006 Barış ÇALII

Abstract:
INVESTIGATION OF MICROSTRUCTURE ANDMECHANICAL PROPERTIES OF CALCIUMPHOSPHATE REINFORCED ALUMINA-TITANIACOATINGABSTRACTFor reparing any damage in human body metals and other materials have beenused for almost 2000 years. It is known that Romans, Chinese and Aztecs used gold indentistry almost 2000 years ago. Even they were primitive, eye from glass, teeth fromwood can be seen in historical records.Many definitions has done about the term of biomaterial till today. There is oneaccepted by the experts of this field is that ? Biomaterial is a material that it is hard tocreate. Biomaterial is used for medical devices and able to have expected interactionwith biological systems. The point that all definitions meets is ?biocompatibility?, isalso the main target of biomaterial science.Fundamental question of our study is ?how to get long-life and highlybiocompatible material with what kind of materials?. In experimental part of thisstudy AISI 316 stainless steel samples were coated with and without interface byplasma spraying method. In both types of coatings alumina-titania (60%-40% inweight) mixed with 5% and 10% bovine hydroxyapatite. After coating processmicrostructures were inspected and bonding strenght tested, then SEM, EDS andXRD analysis done. Four different types of coatings were identified as A1, A2, B1and B2.In our study AISI 316 stainless steel has been used as body material which densityused in implant technologies because of its low cost and mechanical properties. Knownwith its excellent biocompatibility HA mixed with alumina-titania and used as main coatingmaterial. From the point of mechanical properties, coating steel directly with HA haveIsome incompatible ways. It was seen in the literature study that alumina-titania is a goodinterface material. This was also supported by the experimental results. For this reason bothbiocompatibility and mechanically being a good interface between body and coatingmaterial, alumina-titania prefered as interface coating material. Plasma spraying was chosenas coating method. As a result of controlability of coating process, high quality coatingformed. This is the main reason of chosing plasma spraying method.December 2006 Barış ÇALII