Üretim parametrelerinin hidroksiapatit tozlarının özellikleri ve kaplama kalitesi üzerindeki etkilerinin incelenmesi

Abstract

Biyomedikal uygulamalarda yaygın olarak kullanılan metal implantlar, çevre dokularla hızlı ve sağlıklı entegrasyonun sağlanması amacıyla, biyouyumluluğu yüksek malzemeler ile kaplanmaktadır. Kaplama malzemeleri arasında, yüksek biyouyumluluğa sahip olması ve kemiğin anorganik fazına büyük ölçüde benzer özellikler taşıması nedeniyle, hidroksiapatit özellikle tercih edilmektedir. Gerçekleştirilen bu çalışmada, kaplama amacıyla kullanılmak üzere asit-temelli sentez yöntemiyle nano boyutta hidroksiapatit (HA) tozları üretilmiş, elde edilen HA tozları elektroforetik depozisyon yöntemi ile Ti6Al4V metal ana yapı üzerine kaplanmıştır. HA sentezi aşamasında uygulanan reaksiyon sıcaklığı ve yaşlandırma süresi parametrelerinin üretilen tozların parçacık boyutu, toz morfolojisi ve ısıl kararlılığı üzerindeki etkileri incelenmiş; kullanılan tozların özelliklerinin sinterleme aşaması öncesinde gerçekleştirilen kaplamalarda çatlak oluşumuna etkileri belirlenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda reaksiyon sıcaklığı ve yaşlandırma parametrelerinin, HA fazı oluşumu ve HA’nin yüksek sıcaklıktaki kararlılığı üzerinde belirgin bir etkisi olmadığı görülmüştür. 1200 ?C’de gerçekleştirilen sinterleme işleminin, 1000 ?C’de gerçekleştirilen sinterleme işlemine kıyasla HA’nin ısıl dekompozisyonuna olumsuz bir etkisi olmadığı belirlenmiş, bu nedenle kaplama dayanımını arttırmak amacıyla sinterleme işleminin 1200 ?C’de gerçekleştirilmesinin mümkün olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Üretilen HA tozlarının yaşlandırma süresinin artmasıyla, sinterleme öncesi çatlak oluşumunda belirgin bir azalma olduğu gözlemlenmiştir.

Metal implants that have been widely used in biomedical applications are coated with materials having superior biocompatibility in order to facilitate fast and successful integration with the surrounding tissue. Hydroxyapatite (HA) is especially preferred among the coating materials having a high biocompatibility and similar properties to the organic phase of bone. In this study, nano sized HA powder was produced using acid-base method in order to be used as coating material. Produced powders were coated on Ti6Al4V metal substrates using electrophoretic deposition technique. Effects of reaction temperature and aging duration on the particle size, powder morphology and thermal stability of the powders have been investigated, effects of powder properties on the crack formation before sintering have been determined. Experiments showed that reaction temperature and aging duration do not have a significant effect on the formation of HA and high temperature stability of the HA phase. Thermal treatment conducted at 1200 ?C does not have a negative effect on the decomposition of HA compared to the thermal treatment conducted at 1000 ?C. Therefore, it is concluded that sintering step which will be conducted in order to obtain coating adhesion may be completed at 1200 ?C. It was found that crack formation in the coating before sintering significantly decreases with the increase in aging duration.