Biyolojik Uygulamalara Yönelik Olarak Paslanmaz Çelik ve Kobalt-Krom Alaşımlarının Yüzeylerinde Çok Katmanlı Titanyum Esaslı Kaplamaların Oluşturulması

Abstract

Biyolojik uygulamalara yönelik olarak metalik implant malzemelerin (Co-Cr alaşımı ve 316L paslanmaz çelik) yüzeyinde soğuk gaz dinamik püskürtme yöntemi ile titanyum esaslı kaplamalar biriktirilmiş ve 600 oC?de 60 saat normal atmosferde termal oksidasyona tabi tutulmuştur. Bu kaplamalar üzerinde yapısal karakterizasyon çalışmaları, pürüzlülük ve sertlik ölçümleri, çizik, Rockwell ve direk çekme yapışma ve aşınma testlerinin yanı sıra biyolojik performanslarının incelenmesi amacı ile biyo-aktivite, anti-bakteriyellik ve hücre kültürü testleri yapılmıştır. Uygulanan termal oksidasyon işlemi soğuk gaz dinamik püskürtme yöntemi ile biriktirilen titanyum esaslı kaplamalarda iki katmanlı yapı (~ 3?m kalınlığında ağırlıklı rutil formunda titanyum dioksit tabakası ve altında difüzyon tabakası) oluşmasına yol açmıştır. Oksit tabakasının sertliği soğuk gaz dinamik püskürtme yöntemi ile biriktirilmiş titanyum esaslı kaplamaların içeriğine bağlı olarak 790-880 HV0.01 aralığında değişmektedir. Difüzyon tabakasında genel olarak titanyum matris oksijen ve alüminyumca zenginleşmiş olup, kaplamaya katılmış olan eklentiler (Ag, Zn, ZnO, ZrO2) çeşitli metalurjik reaksiyonlara sebep olmuştur. Bu nedenle difüzyon tabakasının sertliği kaplama içeriğine bağlı olarak 392 ile 506 HV aralığında ölçülmüştür. Yapılan çizik ve Rockwell yapışma testleri oksit tabakası/difüzyon tabakası arayüzeyinde her hangi bir ayrılmaya yol açmamıştır. Buna ilave olarak direkt çekme testleri oksit tabakası/difüzyon tabakası/altlık malzemesi ara yüzeylerinin oldukça iyi tutunmuş olduğunu ortaya çıkarırken difüzyon tabakasınında sertleşmeye bağlı olarak gevrek karakter kazandığını da göstermiştir. 840 MPa temas basıncı altında yapılan aşınma testlerinde, termal oksidasyona tabi tutulmuş titanyum esaslı kaplamaların yüzeylerinde ölçülebilir bir aşınma izi oluşmamıştır. Altlık malzemelerinden ayrılmış ve termal oksidasyona tabi tutulmuş farklı eklentili titanyum esaslı kaplamalara uygulanan antibakteryellik testleri, kaplamaların belirgin bir antibakteriyel özellik göstermediklerini ortaya çıkarırken biyoaktivite ve hücre kültürü testlerinin sonuçları gümüş eklentili titanyum esaslı kaplamayı biyolojik uygulamalar açısından umut vadeden kaplama olarak, diğer incelenen kaplamalara göre daha ön plana çıkarmıştır.