316L paslanmaz çelik üzerinde katodik ark FBB ve oxidasyon yöntemleriyle üretilen zirkonyum oksit kaplamaları özellikleri
Properties of zirconium oxide coatings on 316-L stainless steels produced by cathodic arc PUD and oxidation techniques
- Tez No: 98504
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1999
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 69
Özet
316-L PASLANMAZ ÇELİK ÜZERİNDE KATODİK ARK FBB VE OKSİDASYON YÖNTEMLERİYLE ÜRETİLEN ZİRKONYUM OKSİT KAPLAMALARIN ÖZELLİKLERİ ÖZET 316-L tipi ostenitik paslanmaz çelik insan vücudundaki kalça, boyun, diz gibi eklem yerlerinde kullanılan ilk malzemelerden biridir. Eklemi oluşturan diğer eleman ise genellikle polimerik malzemelerdir. Eklem yerlerinde kullanılan implantlardaki amaç, sürtünmeyi, polimerik elemanın aşınmasını azaltmak ve metalik malzemenin çözünmesini önlemektir. Aşınma sonucu yüzey pürüzlülüğü artan metalik malzemeler eklem oluşturdukları polimerik mafeemeninde aşınmasına neden olurlar, inert seramik kaplamalar, metalik malzemelerin bu özelliklerini elimine ettikleri için son zamanlarda onlarin yerini almışlardır. Bu kaplamalar, Co-Cr-Mo, Tİ6AI4V ve 316-L gibi metalik malzemeler üzerine, fiziksel buhar biriktirme (FBB), kimyasal buhar biriktirme (KBB), plazma püskürtme ve son zamanlarda iyon aşılama ile iyon bombardımanı destekli kaplama (IBAD) yöntemleriyle üretilmektedirler. Bu kaplamalara örnek olarak titanyum nitrür (TİN), zirkonyum oksit (Zr02) ve elmas benzeri karbon (EBK)kaplamalar verilebilir. Bu çalışmada, katodik ark FBB tekniğiyle 316-L numuneler üzerinde, yüzey temizleme ve kaplama-taban arasında arayüzey oluşumu amacıyla uygulanan yüksek negatif bias voltajının da etkisiyle yapışması yüksek Zr kaplamalar üretilmiştir. Kaplamadan sonra numunelerin hava sirkülasyonlu bir fırında oksitlenmesiyle kaplamaların yüzeyinde 1 (im'luk bir Zr02 filmi elde edilmi°tir. Zr02 kaplamaların mikrosertlik, yapışma, yüzey pürüzlülüğü gibi mekanik özellikleri belirlenmiştir. Zr02 ve TİN kaplı 316-L numunelerle, kaplamasız 316-L numunelerin, 9 g/I NaCI çözeltisi içinde çok yüksek yoğunlukta polietilen (ÇYYPE) toplara karşı sürtüme davranışları pim üzerinde disk cihazıyla karşılaştırılmıştır. Aşınma deneylerinin -sonucunda, kaplamalarda, katodik ark FBB tekniğinden kaynaklanan yüksek yüzey pürüzlülüğü ve yüksek kontakt basıncının TİN ve Zr02 kaplı disklerle ÇYYPE toplar arasındaki sürtünmeyi artırdığı görülmüştür. Böylece, kaplanmamış 316-L, ark-FBB yöntemiyle Zr kaplanmış ve fırında oksitlenmiş Zr02 kaplama ve yine ark FBB yöntemiyle 316-L'ye kaplanan ve insan vücudunda ilk olarak kullanılmaya başlanan bioinert seramik kaplamalardan TiN'ün pim üzerinde disk cihazında, 9 g/l NaCI çözeltisinde, ÇYYPE topa karşı sürtünme özelliklerinin karşılaştırılması yapılmıştır. Sertlik, XRD gibi karakterizasyon deneylerinde, 316-L diskler üzerinde oluşturulan zirkonyum oksit kaplamaların kütlesel monoklinik Zr02 malzemesinin özelliklerine sahip olduğu anlaşılmıştır. Zr02 kaplamaların çizik testiyle belirlenen yapışma dayanımlarının ise oldukça iyi olduğu görülmüştür. Aşınma deneyleri sonucunda gerek Zr02, gerekse TİN kaplamaların kaplama tekniğinden kaynaklanan yüksek yüzey pürüzlülüklerinin karşıt malzeme ÇYYPE toplarda meydana getirdiği sürtünmenin değerini önemli şekilde etkilediği anlaşılmıştır. vnı
Özet (Çeviri)
PROPERTIES OF ZIRCONIUM OXIDE COATINGS ON 316-L STAINLESS STEELS PRODUCED BY CATHODIC ARC PVD AND OXIDATION TECHNIQUES SUMMARY 316-L austenitic stainless steels are one of the first materials that are used as hip and knee joint implants such as stems and femoral heads. The other part of the joint is generally polymeric materials. Main requirements in total joint replacements reduce the friction and wear of polymeric component and prevent the ion release from the metallic component. Metallic implant materials that have high surface roughness as a result of wear cause wear of polymeric materials. Therefore, inert ceramic materials and ceramic coatings replaced with metallic materials in order to eliminate these problems. Inert ceramic coatings are applied to metallic implant materials such as Co-Cr-Mo, Tİ6AI4V and 316-L by using physical vapor deposition techniques, chemical vapor deposition, plasma spray, sol-gel, and recently ion implantation and ion beam assisted deposition (I BAD). Titanium nitride (TiN), zirconium oxide (Zr02) and amorphous diamond like carbon (ADLC) coatings can be given as examples for these inert coatings. In our study, by using cathodic arc PVD method, we obtained adherent Zr coatings on 316-L with high negative bias voltage applied to our specimens before the coating process for the purpose of cleaning and formation of an interface between the coating and substrate. After the coating, Zr coated specimens were oxidized in an air circulated furnace and approximately 1 ^m Zr02 film was obtained. The mechanical properties of Zr02 coatings such as, microhardness, adhesion to the substrate, surface roughness and thickness were determined. The friction properties of Zr02 and TiN coated 316-L specimens against ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) balls in 9 g/l NaCI solution were compared with uncoated 316-L specimens by using pin on disk test device. As a result of the wear tests, it was realized that, the surface roughness of the coatings caused by cathodic arc PVD technique. High contact pressure causes an increase of the friction between TiN and Zr02 disks and UHMWPE balls. IX
Benzer Tezler
- 316 L implant malzeme yüzeyinin biyouyumluluk özelliklerinin geliştirilmesi
Improvement of biocompatibility properties of 316 L implant material surface
ERDEM KUMTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiBiyomekanik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ÇAKIR
- Seçici lazer ergitme yöntemi kullanılarak üretilen yüzey tekstürlerinin malzemelerin tribolojik özellikleri üzerindeki etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of surface textures manufactured using selective laser melting on the tribological properties of materials
MEHTAP TÜRKDAYI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİM KOVACI
- Trokoidal takım yolu ile işleme için performans arttırıcı kesici takım tasarımı ve imalatı
Design and manufacture of performance developing cutting tool for trochoidal tool machining
SEMİH YÜKSEL
Doktora
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA AY
- Production of hydroxyapatite coating by sol-gel technique on 316L stainless steel and its corrosion properties
Sol-jel yöntemiyle 316L paslanmaz çelik üzerine hidroksiapatit kaplamanın üretilmesi ve korozyon özellikleri
NECMİYE FUNDA AK AZEM
Doktora
İngilizce
2008
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. AHMET ÇAKIR
- Elektro erozyon ile derin deliklerin işlenmesinde işparçası malzeme özelliklerinin yüzey tamlığı ve işlemeye etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of work piece material properties on the surface integrity and machining in deep hole drilling by electro discharge machining
AHAD KHABBAZ BAVIL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÖKHAN KÜÇÜKTÜRK