Yüzey pürüzlülüğü farklı metalik yüzeylerin yeşil yaklaşımla sentezlenen çinko oksit nanoyapılarla kaplanması ve özelliklerinin incelenmesi
Coating of metallic surfaces with different surface roughness with zinc oxide nano-structures synthesized with a green approach and investigation of their properties
- Tez No: 931218
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NURAY BEKÖZ ÜLLEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Ti6Al4V alaşımı, güçlü korozyon direnci, mükemmel mekanik özellikleri, kemik benzeri elastikiyet modülü, düşük yoğunluğu ve alerjenik potansiyeli nedeniyle tıbbi alanlarda metalik implant ve protez malzemesi olarak kullanılmaktadır. Vücut sıvıları ve organlar arasındaki etkileşimlerle, implantların yüzeyinde korozyon, yorulma ve aşınma olabilir. İmplant uygulamalarında yüzey modifikasyon işlemleri, implantların biyouyumluluğunu ve işlevselliğini geliştirmek için etkili yöntemlerdir. Metal esaslı implantların yüzey bütünlüğü, kalitesini, performansını, güvenilirliğini ve kullanım ömrünü etkilemektedir. İmplant malzemesinin mekanik özellikleri, tasarımı, yük iletimi ve biyouyumluluğu yüzey pürüzlülüğünden etkilenmektedir. Metal ve metaloksit esaslı nanopartiküller (NP'ler) ile implant yüzeyinin kaplanması; yüzey özelliğini iyileştirmek, korozyon dayanımını ve biyouyumluluk özelliklerini geliştirmek için kullanılmaktadır. Bu NP'ler arasında çinko oksit (ZnO), mükemmel yarı iletken, piezoelektrik ve fotokatalitik özellikleri nedeniyle öne çıkmaktadır. NP'lerin metal esaslı yüzeylere kaplanabilirliği ve uyumu implant yüzeyinin pürüzlülüğünden de etkilenmektedir. Bu tez çalışmasında, zencefil bitki özünden hazırlanan bitkisel ve PEG'den oluşan polimer organik matris içerisinde ZnO inorganik katkılı hibrid NP'lerin (Zencefil/PEG-ZnO NP) yeşil sentezi yapılmıştır. Talaşlı imalat yöntemiyle farklı pürüzlülük değerlerinde hazırlanan Ti6Al4V alaşımı metalik parçaların yüzeyi, sentezlenen Zencefil/PEG-ZnO NP ile daldırma yöntemiyle kaplanmıştır. Zencefil/PEG-ZnO NP'lerin yapısını ve özelliklerini belirlemek için UV-Vis, TEM, SEM-EDX, XRD, FTIR ve antioksidan kapasitesini ölçmede DPPH yöntemleri kullanılmıştır. Yüzeyi Zencefil/PEG-ZnO NP'ler ile kaplanmış farklı yüzey pürüzlülüğüne sahip Ti6Al4V alaşımlı parçaların özelliklerini belirlemek için; SEM, yüzey pürüzlülük analizi, Stereo Mikroskop, mikro sertlik ölçümleri, temas açısı ölçümleri ve numunelerin hücre canlılığı analizini belirleyen MTT testleri yapılmıştır. ZnO NP'lerinin Zencefil/PEG biyopolimer karışım matris içinde homojen dağılım sergilemiştir. ZnO NP'ler çoğunlukla küresel olan nano boyutlu parçacıklardan oluştuğu ve ortalama parçacık boyutlarının yaklaşık 50 nm'den küçük olduğu belirlenmiştir. DPPH tekniği ile yapılan antioksidan aktivite ölçümlerine göre ZnO NP'lerin kabul edilebilir antioksidan aktiviteye sahip olduğu tespit edilmiştir. Farklı yüzey pürüzlülük değerlerinde Ti6Al4V alaşım yüzeylerinin elde edilmesinde kullanılan torna işleminde ilerleme hızının arttırılmasıyla ortalama yüzey pürüzlülük değerlerinde belirgin artışlar gerçekleşmiştir. Artan yüzey pürüzlülük değeriyle mikrosertlik değerlerinde de artış gözlenmiştir. Kaplama sonrası mikro sertlik değerlerinde belirgin artışlar tespit edilmiştir. Kaplama sonrası temas açısı ölçüm sonuçlarına göre tüm numunelerin yüzeyinde ölçülen temas açıları 90°'den küçüktür. Ti6Al4V alaşımının kaplama öncesi artan yüzey pürüzlülük değeri ile yüzey temas açısı azalmıştır ve yayılım artmıştır. MTT testlerinden elde edilen sonuçlara göre, kaplamalı ve kaplamasız Ti6Al4V alaşımlarının hepsinde %70 üzerinde hücre canlılığı tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Ti6Al4V alloy is used as a metallic implant and prosthetic material in medical fields due to its strong corrosion resistance, excellent mechanical properties, bone-like modulus of elasticity, low density and allergenic potential. With interactions between body fluids and organs, corrosion, fatigue and wear can occur on the surface of implants. Surface modification processes in implant applications are effective methods to improve the biocompatibility and functionality of implants. The surface integrity of metal-based implants affects their quality, performance, reliability and lifetime. The mechanical properties, design, load transmission and biocompatibility of the implant material are affected by surface roughness. Coating the implant surface with metal and metal oxide-based nanoparticles (NPs) has been used to improve surface properties, corrosion resistance and biocompatibility. Among these NPs, zinc oxide (ZnO) stands out due to its excellent semiconductor, piezoelectric and photocatalytic properties. Coatingability and compatibility of NPs on metal-based surfaces are also affected by the roughness of the implant surface. In this thesis, green synthesis of ZnO inorganic doped hybrid NPs (Ginger/PEG-ZnO NP) in a polymer organic matrix consisting of vegetable and PEG prepared from ginger plant extract was carried out. The surface of Ti6Al4V alloy metallic parts prepared with different roughness values by machining method was dip coated with synthesized Ginger/PEG-ZnO NPs. UV-Vis, TEM, SEM-EDX, XRD, FTIR and DPPH methods were used to determine the structure and properties of Ginger/PEG-ZnO NPs and to measure the antioxidant capacity. SEM, surface roughness analysis, Stereo Microscope, microhardness measurements, contact angle measurements and MTT tests were performed to determine the properties of Ti6Al4V alloy parts with different surface roughness coated with Ginger/PEG-ZnO NPs. ZnO NPs exhibited homogeneous distribution in the ginger/PEG biopolymer blend matrix. ZnO NPs were mostly spherical nano-sized particles with an average particle size of less than 50 nm. According to the antioxidant activity measurements by DPPH technique, ZnO NPs were found to have acceptable antioxidant activity. Significant increases in the average surface roughness values were realized by increasing the feed rate in the lathe process used to obtain Ti6Al4V alloy surfaces with different surface roughness values. An increase in microhardness values was also observed with increasing surface roughness values. Significant increases in microhardness values were detected after coating. According to the contact angle measurement results after coating, the contact angles measured on the surface of all samples are less than 90°. With increasing surface roughness value of Ti6Al4V alloy before coating, surface contact angle decreased and diffusivity increased. According to the results obtained from MTT tests, cell viability above 70% was detected in all coated and uncoated Ti6Al4V alloys.
Benzer Tezler
- Taban malzeme ile emaye kaplama arasındaki difüzyon mekanizmasının araştırılması ve düşük metal migrasyonuna sahip emaye geliştirilmesi
Investigation of diffusion mechanisms at substrate enamel interface and development of new enamel surface with low metal migration
ÖZGE IŞIKSAÇAN
Doktora
Türkçe
2020
Besin Hijyeni ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Çeşitli malzemelerin aşındırıcı su jeti ile kesilmesinde yüzey özellikleri, sertlik ve mikroyapı değişimlerinin farklı kesme yöntemleriyle karşılaştırmalı olarak incelenmesi
Investigation of surface properties, hardness and microstructure changes in cutting various materials by abrasive water jet and comparison with other cutting methods
ADNAN AKKURT
Doktora
Türkçe
2002
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF.DR. FEVZİ ERCAN
- Yeni yönetmeliklere göre gıdalarla temasa uygun emaye yüzeylerin geliştirilmesiyeni
Development of food contact safe enamel surfaces according to the new regulations
GİZEM KADAKAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Corrosion control methods in ships and advances in marine coatings
Gemilerde korozyonu önleme yöntemleri ve deniz yapılarında kullanılan kaplamalardaki yeni yöntemlerin incelenmesi
İSMAİL GÜLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi ve Deniz Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR BEJİ
DOÇ. DR. YASİN ARSLANOĞLU
- Electrochemical evaluations of TiO2 nano films for advanced engineering applications
Başlık çevirisi yok
RAWANA YAGAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. BAHAR BASIM