Anodizasyon ve Elektriksel Boşalma Plazma Oksidasyon Yüzey İşlemlerinin Ti6Al4V Alaşımının Aşınma Direncine Etkisi
Abstract
Günümüzde titanyum ve alaşımları yüksek
biyouyumluluk ve düşük elastisite modülüne sahip olmaları nedeniyle çeşitli
implantların üretiminde kullanılmaktadır. Titanyum ve alaşımlarının
dezavantajlarından biri, yüksek sürtünme katsayısı ve düşük aşınma dayanımına
sahip olmalarıdır. Bu dezavantajı gidermek için titanyum ve alaşımlarının
yüzeylerine bir takım işlemler uygulanarak başta aşınma direnci olmak üzere
yüzey özelliklerinin iyileşmesi sağlanabilmektedir. Bu çalışmada, yük taşıyan
implant üretiminde kullanılan Ti6Al4V (Grade 5) taban malzemesi plazma
oksitleme ve anodik oksitleme (anodizasyon) işlemlerine tabi tutulmuştur. İki
farklı oksitleme işleminden elde edilen yüzeyler sertlik, yüzey pürüzlülüğü,
ıslanabilirlik ve aşınma direnci açısından işlemsiz malzeme ile
karşılaştırılmıştır. Bu testlerin gerçekleştirilmesi için XRD, SEM, AFM, Mikro
sertlik cihazı, Temas açısı ölçüm cihazı ve Doğrusal aşınma cihazı
kullanılmıştır. Çalışma sonucunda sertlik değeri işlemsiz malzemeye göre plazma
oksitleme için %116 ve anodik oksitleme için %36 artış göstermiştir. Yüzey
pürüzlülüğü incelendiğinde, plazma oksitleme işleminin yüzey pürüzlülüğünde %11
artış ve anodik oksitleme işleminin %33 düşüşe sebep olduğu görülmüştür. Temas
açısı değerleri işlemsiz malzeme için 48,31° iken plazma oksitleme işlemi
sonrası 73,34° ve anodik oksitleme işlemi sonrası 85,36° olmuştur. Ayrıca her
iki oksitleme işlemi sonrası işlemsiz malzemeye nazaran tribolojik özelliklerin
iyileştiği gözlemlenmiştir.
Keywords
References
- Balazic, M., Kopac, J., Jackson, M. J., & Ahmed, W. (2007). Review : titanium and titanium alloy applications in medicine. International Journal of Nano and Biomaterials, 1(1), 3–34.
- Bayrak, Ö. (2013). Plazma Oksitleme İşleminin Ti6Al7Nb ve Ti45Nb Alaşımlarının Tribolojik, Elektrokimyasal ve Biyouyumluluk Özelliklerine Etkisi. Atatürk Üniversitesi.
- Dong, H., & Bell, T. (2000). Enhanced wear resistance of titanium surfaces by a new thermal oxidation treatment. Wear, 238(2), 131–137. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(99)00359-2
- Fu, Y., & Batchelor, A. W. (1998). Laser nitriding of pure titanium with Ni, Cr for improved wear performance. Wear, 214(1), 83–90. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(97)00204-4
- Januszewicz, B., & Siniarski, D. (2006). The glow discharge plasma influence on the oxide layer and diffusion zone formation during process of thermal oxidation of titanium and its alloys. Vacuum, 81(3), 215–220. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2006.03.008
- Kuroda, D., Niinomi, M., Morinaga, M., Kato, Y., & Yashiro, T. (1998). Design and mechanical properties of new β type titanium alloys for implant materials. Materials Science and Engineering: A, 243(1–2), 244–249. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(97)00808-3
- Li, B., Li, J., Liang, C., Li, H., Guo, L., Liu, S., & Wang, H. (2016). Surface Roughness and Hydrophilicity of Titanium after Anodic Oxidation. Rare Metal Materials and Engineering, 45(4), 858–862. https://doi.org/10.1016/S1875-5372(16)30088-1
- Li, Y., Wong, C., Xiong, J., Hodgson, P., & Wen, C. (2010). Cytotoxicity of Titanium and Titanium Alloying Elements. Journal of Dental Research, 89(5), 493–497. https://doi.org/10.1177/0022034510363675
- Lu, J., Zhang, Y., Huo, W., Zhang, W., Zhao, Y., & Zhang, Y. (2018). Electrochemical corrosion characteristics and biocompatibility of nanostructured titanium for implants. Applied Surface Science, 434, 63–72. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.10.168
- Meichsner, J., Schmidt, M., Schneider, R., & Wagner, H. E. (2012). Nonthermal Plasma Chemistry and Physics. Retrieved from https://books.google.com.tr/books?id=ckZ3V6Ss32sC