Plazma sprey yöntemiyle üretilmiş biyocam kaplamaların karakterizasyonu
Characterization of plasma sprayed bioglass coatings
- Tez No: 142603
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. GÜLTEKİN GÖLLER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2003
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 73
Özet
PLAZMA SPREY YÖNTEMİYLE ÜRETİLMİŞ BIYOCAM KAPLAMALARIN KARAKTERİZASYONU ÖZET Biyocamlar bileşiminde sodyum, kalsiyum ve fosfat ihtiva eden silikat camlarıdır. Biyocamlan normal soda kireç silika camlarından ayıran en önemli üç özellik, silisyumdioksit miktarının ağırlıkça %60 dan az olması, yüksek sodyum oksit ve kalsiyum oksit miktarı ve kalsiyum oksit / fosfor pentaoksit oranıdır. Bu bileşim sulu çözeltilere maruz kaldığında yüksek ölçüde yüzey aktif özellik göstermektedir. Biyo cam ile ilgili ilk çalışmalar altmışlı yılların sonunda Florida Üniversitesinde Hench ve arkadaşları tarafından başlatılmıştır. 45S5 olarak formüle edilen ve ağırlıkça % 45 Si02, % 6 P2O5, % 24,5 CaO ve % 24,5 Na20 içeren bu bileşim daha sonraki araştırmalarda temel biyocam bileşimi olarak kabul edilmiştir. Seramiklerin biyoaktivite özelliğine rağmen zayıf mekanik özelliklerinden dolayı kullanımının kısıtlı kalması nedeniyle biyoaktivite özelliğinin metallerin üstün özellikleriyle pekiştirildiği kaplama sistemlerinin üretimini gündeme getirmiştir. Bu amaçla daldırma, elektroforez kaplama, alev püskürtme ve plazma püskürtme gibi prosesler geliştirilmiştir. Metal yüzeylerine plazma sprey yöntemi kullanılarak üretilen biyoseramik kaplamalar örnek olarak HA kaplamalar geniş uygulama alanı bulmasına rağmen kullanılan yüksek sıcaklık, malzemenin kimyasal özellikleri ve bozunma davranışlarının kaplama işlemini komplike hale getirmesi, konuyla ilgili standart bir yöntemin geliştirilmesini önlemiştir Metal üzerine biyoseramik kaplamaların geliştirilmesinde karşılaşılan problem metal ve seramik malzeme arasındaki ısıl genleşme katsayısı farklılığı nedeniyle soğuma sürecindeki uyumsuzluktan kaynaklanan çatlak oluşumudur. Bunu önlemek ve kaplamadan uygun performans sağlamak için altlık malzemesi ile ana kaplama vıııarayüzeyine ana kaplamadan daha ince bir ara kaplama uygulaması endüstriyel olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmanın amacı plazma sprey yöntemi kullanılarak, titanyum metal yüzeylerine doğrudan doğruya ve ara kaplama uygulayarak üretilen kaplamaların mikroyapı ve mekanik Özelliklerini karakterize etmek, elde edilen kaplamaların yapay vücut sıvısı içerisinde biyoaktiflik özelliklerini belirlemek ve karakterize etmektir. Titanyum altlık malzeme üzerine plazma sprey yöntemiyle 45S5 kodlu biyocamm kaplanmasında arayüzeye endüstriyel Amdry 6250 (%60 AI2O3 - %40 TİO2 tane boyutu -25+5 um.) bileşiminde ara tabaka kaplanması, biyocam kaplamanın bağ mukavemetini üç kat arttırmıştır. In-vitro deney sonuçlan; plazma sprey yöntemiyle üretilen biyocam kaplamalarında aynı bulk biyocam numuneler gibi biyo aktif özellik gösterdiğini, yapay vücut sıvısı içerisinde konulduğunda yüzeylerinde apatit tabakası oluşumunun söz konusu olduğunu işaret etmektedir. Yüzeyde oluşan apatit oluşumu mekanizması bulk numunelerdeki prosese benzer şekildedir. Bu proseste öncelikle kalsiyum iyonunun camdan çözünmesi ve camın yapay vücut sıvısı içindeki apatit iyon aktivitesini yükseltmesi söz konusudur. Daha sonraki aşamada ise yüzeyde hidrate olmuş silika apatit çekirdeklenmesi için elverişli yerler sağlar. Sonuç olarak apatit çekirdeği yüzeyde hızlı olarak gelişir. Apatit çekirdeği oluştuğunda yapay vücut sıvısı içerisindeki kalsiyum ve fosfat iyonlarını tüketerek büyür. ıx
Özet (Çeviri)
CHARACTERIZATION OF PLASMA SPRAYED BIOGLASS COATINGS ABSTRACT Bioglasses are silicate glasses containing sodium, calcium and phosphate as the main components. There are three key compositional features to these bioactive glasses that distinguish them from traditional soda-lime-silica glasses (1) less than 60 mol % SİO2, (2) high Na20 and CaO content, and (3) a high CaO/ P2O5 ratio. These features make the surface highly reactive. The work on bioglass started in the late sixties at the University of Florida where Hench formulated a new composition of glasses % 45 Si02, % 6 P205, % 24.5 CaO and % 24.5 Na20 known as 45S5. Bioactive glasses are not appropriate to be used for load-bearing applications because of their limited content of network formers. This problem can be solved by combining the glass with a fracture tough phase, such as a metal or a polymer. For this purpose various coating techniques have been introduced such as dip coating, electrophoretic deposition, hot isostatic pressing, flame spraying and plasma spraying. Bio-ceramic based plasma-sprayed coatings on metal substrates have been accepted as implant materials in orthopedic and dental applications because of their favorable biocompatibility and adequate mechanical properties. But this process has not been standardized yet, due to high temperature, resulted in variation of chemical properties and degradation behavior of coating material. Bond coatings are already used widely in many industrial plasma spray applications. It has two specific functions; because the substrate and the main coating have different coefficients of thermal expansion bond coating layer should be used, to provide a good thermal expansion match between these two different layer; and bond coating layers are always tinner than the main coatings and they fit better on thegrooves of the main metal. The main coating powder fits on the corrected surface in a similar way and this will results in better mechanical properties. The aim of this study was to determine the effect of bond coating application consist of 60 AI2O3 40 TİO2 on the mechanical properties and microstructural characterization of plasma-sprayed bioglass coatings on titanium and investigate the bioactivity and surface structural changes of 45S5 which was immersed into simulated body fluid It is possible to coat bio-glass on titanium substrate by utilizing present conditions which are being used for hydroxyapatite coating procedure. Application of Amdry 6250 (60 wt % AI2O3 40 wt % Ti02) as bond coat in the plasma spraying of (45S5) bio-glass on titanium substrate has increased the bonding strength about three times. Adhesive bonding characteristic observed at the bio-glass metal interface turned into a cohesive bonding characteristic by the application of bond coat layer. Bioactivity test results indicate that plasma sprayed bioglass coating samples developed an apatite layer on its surface when immersed in SBF. The mechanism of apatite formation on the surface can be interpreted as follows; the calcium ion dissolved from the glass and glass increases the ion activity product of apatite in the SBF, and the hydrated silica on the surfaces of the glasses provides favorable sites for apatite nucleation. Consequently, the apatite nuclei are rapidly formed on their surfaces. Once the apatite nuclei are formed, they spontaneously grow by consuming calcium and phosphate ions from the SBF. XI
Benzer Tezler
- Atmosferik plazma sprey yöntemiyle üretilmiş %6 – 8 YSZ termal bariyer kaplamaların porozitesinin yapay sinir ağları ile modellenmesi
Artificial neural networks modeling of porosity of 6 - 8% YSZ thermal barrier coatings produced with atmospheric plasma spray method
UTKU ORÇUN GEZİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL YILMAZ TAPTIK
- Yerli bazaltlardan üretilen cam-seramik esaslı tozların plazma sprey kaplamalarda kullanılabilirliğinin araştırılması
The investigation of usage of glass-ceramic based powders produced from domestic basalts in plasma spray coatings
GÜNHAN BAYRAK
Doktora
Türkçe
2009
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞENOL YILMAZ
- Kimyasal çöktürme yöntemiyle gümüş ilaveli hidroksiapatit üretimi ve spray dryer ile şekillendirilmesi
Producing silver added hydroxyapatite with chemical precipitation and shaping with spray dryer
FATİH ERDEM BAŞTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YILDIZ YARALI ÖZBEK
- Polikaprolakton-polietilen glikol-kitosan bazlı mikrokürecik üretimi ve kontrollü ilaç salınımında kullanılması için ön çalışma
Production of polycaprolactone-polyethylene glycol-chitosan based microspheres and the pre-study of utilization at controlled drug release
ELİF NUR HAYTA
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Termal bariyer kaplamalarda kullanılan stronsiyum-zirkonat tozunun üretimi, plazma sprey tekniği ile kaplanması ve karakterizasyonu
Plasma spray deposition, characterization and production of strontium zirconate coating powder used for thermal barrier coatings
GÖKSUN SÖNMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NİL TOPLAN