Ti6Al4V ELİ alaşımı üzerine nanokompozit TiO2:n-HA kaplamaların PEO yöntemi ile büyütülmesi; yapısal-korozyon-biyoaktivite özelliklerinin karakterizasyonu

Abstract

Titanyum ve alaşımları yüksek mukavemet, düşük yoğunluk, yüksek korozyon direnci, vücut ortamında inertlik, gelişmiş biyouyumluluk ve düşük elastisite modülü nedeniyle biyomalzeme alanında önemli bir yere sahiptir. Ancak kemik/implant ara yüzeyinde oluşan bağın zayıf karakterli olması, titanyum esaslı implantların vücuda uyum sürecinin uzun zaman almasına sebep olmaktadır. Oluşan bağın kalitesi ve miktarı arttırılırken sürecin kısaltılması ve biyoaktivite özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla titanyum esaslı implantların yüzeylerinde farklı tekniklerle TiO2/hidroksiapatit (HA) kaplamalar büyütülmektedir.Bu çalışmada, Ti6Al4V ELI alaşımının, biyouyumluluk ve biyoaktiflik özelliklerini arttırmak ve korozyon direncini iyileştirmek amacıyla yüzeylerinde Plazma Elektrolitik Oksidasyon (PEO) yöntemi kullanılarak TiO2 ve nanokompozit TiO2:n-HA tabakalar büyütülmüştür. Nano boyutlu hidroksiapatit partikülleri, Plazma Elektrolitik Oksidasyon işlemi esnasında oluşan TiO2 tabakasının gözenekleri içerisine dop edilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda optimum kaplama şartları belirlenmiş ve kaplamaların yapısal analizleri XRD, SEM-EDS cihazları ile incelenmiştir. Kaplamaların korozyon davranışı yapay vücut sıvısı içerisinde potansiyodinamik korozyon testi ile değerlendirilirken, biyoaktivite özelliklerinin analizi ise in-vitro testleri ile yapılmıştır. Yüksek frekans değerlerinde büyütülen nanokompozit TiO2:n-HA kaplamaların biyouyumluluk ve biyoaktivite özelliklerinin arttığı ve korozyon davranışlarıın iyileştiği gözlenmiştir.

Titanium and its alloys have an important place in the biomaterials field because of their high strength, low density, high corrosion resistance, inertness in the body environment, enhanced biocompatibility and low young's modulus. However, because of weak-kneed bond formation at the bond/implant interface, adaptation to the body of the titanium-based implants takes a long time. In order to improve the bond quality and quantity, shorten the process and improve the characteristics of bioactivity, TiO2/hydroxyapatit (HA) coatings are grown on titanium-based implants by using different techniques.In this study, Ti6Al4V ELI substrates were deposited with TiO2 and the nanocomposite TiO2:n-HA layer by Plasma Electrolitic Oxidation in order to increase biocompatibility and bioactivity and improve the corrosion resistance. Nanosized hydroxyapatite particles were embedded into the pores of the TiO2 layer formed during the plasma electrolytic oxidation process. As a result, the optimum deposition conditions and the structural analysis of coatings were determined by XRD, SEM-EDS. The corrosion behavior of the coatings were evaluated by potentiodynamic corrosion test in the simulated body fluid and the analysis of properties of bioactivity were peformed by the in-vitro tests. It was observed that the increased biocompatibility and bioactivity properties and improved corrosion behaviors of the nanocomposite TiO2:n-HA coatings produced by applying high frequency.