Sol-Jel Yöntemiyle TiO2 ve HAP Kaplanan Ti6Al7Nb Alaşımının Mikroyapı ve Aşınma Davranışı

Yıl 2020, Cilt: 11 Sayı: 2, 653 - 662, 15.06.2020

Nihat Tosun , Saleh Zakar Kurmi Gül Tosun

https://doi.org/10.24012/dumf.650996

Öz

Bu
çalışmada, implant olarak kullanılacak Ti6Al7Nb titanyum alaşımı üzerine
sol-jel daldırma yöntemiyle farklı çözeltide bekletme sürelerinde (30, 60 ve 120 dak) yapılan kaplamaların mikroyapıları ve aşınma davranışları incelendi.
Çalışmada, altlık malzemesi olarak Ti6Al7Nb alaşımı, kaplama malzemeleri olarak
ise titanyum dioksit (TiO₂) ve hidroksiapatit (HAP) kullanıldı. İki
farklı kaplama yapılmış olup, birinci grup numuneler sadece TiO₂ ile kaplanırken, ikinci bir grup numuneler ise ilk önce TiO₂ iledaha
sonra HAP ile kaplandı. Kaplanan numunelerin mekanik özelliğinin tespit
edilmesi amacıyla, çizilme testleri yapılarak aşınma davranışları incelendi.
Yapılan kaplamaların mikroyapı incelemeleri optik mikroskop ve SEM altında
incelendi, katı hal elementel fraksiyonları EDX analizi ile belirlendi.

Anahtar Kelimeler

Sol-Jel, TiO2, HAP, Mikroyapı, Aşınma

Destekleyen Kurum

Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi (FÜBAP)

Proje Numarası

MF.17.45

Teşekkür

Bu çalışması Fırat Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi (FÜBAP) tarafından MF.17.45 nolu proje olarak desteklenmiştir. Desteklerinden dolayı FÜBAP’a teşekkür ederiz.

Kaynakça

• Ö. Akdemir, “Alaşımlı beyaz dökme demirlerin mikroyapı analizi ve aşınma özellikleri / Microstructure analysis and wear properties of alloyed white cost irons,” İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü, 1994.
• C.J. Brinker; G. W. Scherer, Sol-gel science: The physics and chemistry of sol-gel processing. Academic Press, Inc., 1990.
• J. D. (John D. Wright and N. A. J. M. Sommerdijk, Sol-gel materials : chemistry and applications. Gordon and Breach Science Publishers, 2001.
• B. O’Regan and M. Grätzel, “A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO2 films,” Nature, vol. 353, no. 6346, pp. 737–740, Oct. 1991.
• J. Ballarre, I. Manjubala, W. H. Schreiner, J. C. Orellano, P. Fratzl, and S. Ceré, “Improving the osteointegration and bone–implant interface by incorporation of bioactive particles in sol–gel coatings of stainless steel implants,” Acta Biomaterialia, vol. 6, no. 4, pp. 1601–1609, Apr. 2010.
• M. H. Fathi and A. Doost Mohammadi, “Preparation and characterization of sol–gel bioactive glass coating for improvement of biocompatibility of human body implant,” Materials Science and Engineering: A, vol. 474, no. 1–2, pp. 128–133, Feb. 2008.
• S. Höhn and S. Virtanen, “Biocorrosion of TiO2 nanoparticle coating of Ti–6Al–4V in DMEM under specific in vitro conditions,” Applied Surface Science, vol. 329, pp. 356–362, Feb. 2015.
• A. Büyüksağiş, “The Coating of Hydroxyapatite ( HAP ) on 316L Stainless Steel and Ti6Al4V Alloy use by Sol-Gel Method,” Electronic Journal of Machine Technologies, vol. 7, no. 1, pp. 1–11, 2010.
• M. Z. Atashbar, H. T. Sun, B. Gong, W. Wlodarski, and R. Lamb, “XPS study of Nb-doped oxygen sensing TiO2 thin films prepared by sol-gel method,” Thin Solid Films, vol. 326, no. 1–2, pp. 238–244, Aug. 1998.
• İ. Türhan, “TiO2 ve katkılı TiO2 ince filmlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu,” İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü, 2000.
• R. Azari, H. R. Rezaie, and A. Khavandi, “Investigation of functionally graded HA-TiO2 coating on Ti–6Al–4V substrate fabricated by sol-gel method,” Ceramics International, 2019.
• S. F. Robertson, A. Bandyopadhyay, and S. Bose, “Titania nanotube interface to increase adhesion strength of hydroxyapatite sol-gel coatings on Ti-6Al-4V for orthopedic applications,” Surface and Coatings Technology, 2019.
• T. Wen, J. Gao, J. Shen, and Z. Zhou, “Preparation and characterization of TiO2 thin films by the sol-gel process,” Journal of Materials Science, vol. 36, no. 24, pp. 5923–5926, Dec. 2001.
• M. A. Hamid and İsmail Ab. Rahman, “Preparation of Titanium Dioxide (TiO2) thin films by sol gel dip coating method,” Malaysian Journal of Chemistry, vol. 5, no. 1, pp. 086–091, 2003.
• R. . Zoppi, B. . Trasferetti, and C. . Davanzo, “Sol–gel titanium dioxide thin films on platinum substrates: preparation and characterization,” Journal of Electroanalytical Chemistry, vol. 544, pp. 47–57, Mar. 2003.
• T. Miki, K. Nishizawa, K. Suzuki, and K. Kato, “Preparation of nanoporous TiO2 film with large surface area using aqueous sol with trehalose,” Materials Letters, vol. 58, no. 22–23, pp. 2751–2753, Sep. 2004.
• S. Sönmezolu, A. Arslan, T. Serin, and N. Serin, “The effects of film thickness on the optical properties of TiO 2-SnO2 compound thin films,” Physica Scripta, vol. 84, no. 6, Dec. 2011.
• R. Mechiakh, N. Ben Sedrine, and R. Chtourou, “Sol–gel synthesis, characterization and optical properties of mercury-doped TiO2 thin films deposited on ITO glass substrates,” Applied Surface Science, vol. 257, no. 21, pp. 9103–9109, Aug. 2011.
• M. Catauro, F. Bollino, F. Papale, S. Marciano, and S. Pacifico, “TiO2/PCL hybrid materials synthesized via sol-gel technique for biomedical applications,” Materials Science and Engineering C, vol. 47, pp. 135–141, Feb. 2015.
• C. Domínguez-Trujillo et al., “Sol-gel deposition of hydroxyapatite coatings on porous titanium for biomedical applications,” Surface and Coatings Technology, vol. 333, pp. 158–162, Jan. 2018.
• S. Kuiry, “Advanced Scratch Testing for Evaluation of Coatings,” 2012.