İmplant malzemesi olarak kullanılan astm f-75 cocrmo alaşımının yüzeyinin çoklu tabakalı kaplanmasının mekanik ve tribolojik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and tribological properties of multilayer surface coating of astm f-75 cocrmo alloy used as implant material
- Tez No: 523478
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERKAN BAHÇE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Biomaterial, Thin Film Coating, Physical Vapor Deposition (PVD), Wear, Tribology
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İnönü Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Biomalzeme olarak kullanılan metal ve alaşımlarının değişken mekanik koşullar altında ve korozif ortamlarda çalışmaları nedeniyle yalnızca biouyumluluk sağlamaları ve/veya gerekli başlangıç mekanik özelliklerini sağlamaları yeterli olmamaktadır. Bu nedenle bu malzemelerin seçiminde biouyumluluğun yanısıra üstün korozyon dayanımı, aşınma dayanımına sahip olmaları ve özellikle eklem yerlerine kullanılan implant bileşeni olmaları halinde düşük sürtünme katsayıları, yük taşıyıcı yataklama elemanı olarak kullanılmaları halinde rijitlik ve mukavemetlerinin yüksek olması beklenmektedir. Malzemelerin arzu edilen bu özelliklerin tümüne aynı anda sahip olmaları zor olduğundan yaygın olarak kullanılan bio malzemelere ilave alaşımlama veya yüzey işlemleri yapılmaktadır. Bu çalışmada diz ve kalça implantlarında yaygın olarak kullanılan ASTM F-75 CoCrMo alaşımının tribokorozif, mekanik özelliklerinin geliştirilmesi ve alaşımdan vücut içerisine metal iyon salınımlarının indirgenmesi için TaN/Cr, TaN/CrN/CrCN/Cr ve TaN/3(CrN/CrCN)/Cr kaplama düzenine sahip çok tabakalı ince film kaplamalar değişen tabaka sayıları ve bilayer kalınlıklarında kapalı alan dengesiz manyetik alanda sıçratma tekniği kullanılarak alaşım üzerine kaplanmıştır. Yapılan yüzey kaplamalarının mikroyapı incelemeleri için SEM, EDXve XRD kullanılmıştır. Çizik, pin-on-disk aşınma testi ve sertlik deneyleri ise tribolojik özelliklerin incelenilmesi için gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda kaplamaların adhezyon özelliklerinin çok iyi olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca yapılan çoklu tabakalı kaplamalarla oldukça düşük sürtünme katsayıları elde edilmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Biomalzeme, CoCrMo ,İnce film kaplama, FBB, Aşınma, Triboloji
Özet (Çeviri)
Being biocompatible and/or possessing essential initial mechanical properties aren't being sufficient for biomaterials due to their variable mechanical conditions and tribocorrosive work environment. Therefore, when selection of biomaterials, excellent corrosion and wear properties are required, furthermore especially in case of using as a joint component requires low friction coefficients and in case of using as load-bearing material high stiffness and strength is required. Therewithal, metal ions which are released from biomaterials and their compounds that occure as a result of electrochemical reactions with the body fluid; cause to loosening of the prosthesis by harming tissues and their surroundings. Since it's difficult for biomaterials to have all these desired properties together, additional alloying and surface coating processes are applied to them. In this study, in order to enhance the tribocorrosive and mechanical properties and also to decrease the metal ion release levels of the ASTM F-75 CoCrMo alloy used as knee implant material widely, multilayer thin film coating of its surface had been performed with a coating architecture of TaN/Cr, TaN/CrN/CrCN/Cr and TaN/3(CrN/CrCN)/Cr via Closed Field Unbalanced Magnetron Sputtering System. In order to examine the microstructure of the coatings SEM, EDX and XRD analysis were performed. Scratch, Pin-on-disk wear testing and hardness measurements were performed for investigate the tribological properties of the coatings. Results showed that the coatings have excellent adhesion properties. Also, very low coefficient of friction values were obtained as a result of multilayer coating.
Benzer Tezler
- Characteristics of cold sprayed titanium based coatings
Soğuk gaz dinamik püskürtme yöntemiyle üretilmiş titanyum esaslı kaplamaların karakteristiği
AHMET HİLMİ PAKSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
DOÇ. DR. ERDEM ATAR
- Biyomedikal uygulamalar için ASTM F75 kobalt-krom alaşımının yüzey modifikasyonu
Surface modification of ASTM F75 cobalt-chromium alloy for biomedical applications
DOĞUKAN ÇETİNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
DOÇ. DR. ERDEM ATAR
- Bazı kobalt esaslı alaşımlarda mikroyapı ve faz analizi
Microstructure and phase analysis in some cobalt-base alloys
ALEV OSMA
- Hassas döküm yöntemiyle üretilen femoral diz komponentlerinde seramik maça kullanımı ile talaşlı imalat minimizasyonu
Minimization of machining by using ceramic cores during the investment casting process of femoral knee components
CEVAT YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NECİP ÜNLÜ
- Thermal oxidation of titanium-based cold spray coatings for biological and wear-related applications
Biyolojik ve aşınmaya yönelik uygulamalar için soğuk dinamik gaz püskürtme tekniği ile üretilmiş titanyum bazlı kaplamaların termal oksidasyonu
DOĞUKAN ÇETİNER
Doktora
İngilizce
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
PROF. DR. ERDEM ATAR