Ti6Al4V alaşımının HA ile kaplanmasında farklı altlık sıcaklıklarının kaplama özelliklerine etkisi

Abstract

Ti6Al4V alaşımlarının implantasyonu sonrasında implantın çevre doku ile bağ kurması implantın sağlamlığı ve istikrarı açısından önemlidir. Bu amaçla termal sprey işlemleriyle Ti6Al4V alaşımları biyoaktif bir malzeme olan hidroksiapatit (HA) ile kaplanmaktadır. Termal sprey sistemleri ile yapılan HA kaplamalarda HA, püskürtme sırasında bozunarak farklı fazların bir arada bulunmasına neden olmaktadır. Ayrıca amorf faz oluşumu da bu sistemlerde sıklıkla görülmektedir. Farklı fazlar ve amorf yapının bir arada bulunması ile kaplamaların vücut içerisinde çözünme davranışlarını etkileyerek çözünme hızını arttırmaktadır. Hızlı çözünme kalsiyum iyonlarının konsantrasyonunu arttırarak çevre dokulara olumsuz etkiye sebep olmaktadır. Dolayısıyla, bu çalışmada kaplamaların vücut içerisinde istikrarını ve dayanımını arttırmak amacıyla farklı altlık sıcaklıklarının ve farklı termal sprey üretim yöntemlerinin etkisi incelenmiştir. Kaplamalar splatların birikmesiyle elde edildiğinden çalışmada farklı altlık sıcaklıklarında alev sprey ve plazma sprey yöntemleriyle Ti6Al4V altlığı üzerinde splatlar üretilerek kaplamanın altlığa yakın kısımlarında altlık sıcaklığına ve üretim yöntemine göre mikroyapısı, faz yapısı değişimi ve in vitro koşullarda çözünmesi belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre altlık sıcaklığının artışı ile kaplamaların çözünme hızının azaldığı ve en uygun üretim yönteminin plazma sprey işlemi olduğu belirlenmiştir. Bu sonuçlara göre plazma sprey yönteminde belirlenen parametreler kullanılarak iki farklı altlık sıcaklığında kaplamalar üretilmiş ve altlık sıcaklığının kaplamanın yapışma mukavemetine etkisi belirlenmiştir. Çalışma sonucuna göre altlık sıcaklığının artışı ile kaplamaların yapışma mukavemetinin arttığı bulunmuştur.

The bonding of the implant to the surrounding tissue after implantation of Ti6Al4V alloys is important for the stability of the implant. For this purpose, Ti6Al4V alloys are coated with hydroxyapatite (HA) which is a bioactive material by thermal spray processes. In the HA coatings produced by thermal spraying systems, HA is exposed to thermal decomposition during spraying, which causes different phases to coexist. Also, amorphous phase is frequently observed in these systems. The presence of different phases and amorphous structure increases the dissolution rate by affecting the dissolution behaviour of the coatings in the body. Rapid dissolution increases the concentration of calcium ions that cause negative effects on the surrounding tissues. Therefore, in this study, the effects of different substrate temperatures and different thermal spray production methods were investigated in order to increase the stability and strength of the coatings in the body. As the coatings were obtained by accumulation of the splats, splats were produced on the Ti6Al4V substrate by flame and plasma spray methods at different substrate temperatures. With these splats, changes of microstructures, phase structures and dissolution in vitro conditions were determined according to the substrate temperature and production method in the vicinity of the bottom of the coating. According to the results, it has been determined that the rate of dissolution of the coating decreases with the increasing substrate temperature and plasma spray method is the most suitable production method for HA coatings. With respect to these results, coatings were produced at two different substrate temperatures by using the determined parameters in the plasma spray method and the effect of substrate temperature on the adhesion strength of coating was determined. The result of the study shows that the adhesion strength of the coatings increases with increasing the substrate temperature.