Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi

ALBAYRAK, Önder; Ipekoglu, Mehmet; ALTINTAŞ, Sabri

Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi

Önder ALBAYRAK, (Mersin Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Mersin, Türkiye)

Mehmet İPEKOĞLU, (Türk Alman Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye)

Sabri ALTINTAŞ (Boğaziçi Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye)

Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlik Fakültesi Dergisi

12 1

Yıl: 2019 Cilt: 24 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 243 - 255 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 18-10-2020

Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi

Öz:

Biyomedikal uygulamalarda yaygın olarak kullanılan metal implantlar, çevre dokularla hızlı ve sağlıklıentegrasyonun sağlanması amacıyla, biyouyumluluğu yüksek malzemeler ile kaplanmaktadır. Kaplamamalzemeleri arasında, yüksek biyouyumluluğa sahip olması ve kemiğin anorganik fazına büyük ölçüdebenzer özellikler taşıması nedeniyle, hidroksiapatit özellikle tercih edilmektedir. Gerçekleştirilen buçalışmada, kaplama amacıyla kullanılmak üzere asit-temelli sentez yöntemiyle nano boyuttahidroksiapatit (HA) tozları üretilmiş, elde edilen HA tozları elektroforetik depozisyon yöntemi ileTi6Al4V metal ana yapı üzerine kaplanmıştır. HA sentezi aşamasında uygulanan reaksiyon sıcaklığı veyaşlandırma süresi parametrelerinin üretilen tozların parçacık boyutu, toz morfolojisi ve ısıl kararlılığıüzerindeki etkileri incelenmiş; kullanılan tozların özelliklerinin sinterleme aşaması öncesindegerçekleştirilen kaplamalarda çatlak oluşumuna etkileri belirlenmiştir. Yapılan deneyler sonucundareaksiyon sıcaklığı ve yaşlandırma parametrelerinin, HA fazı oluşumu ve HA’nin yüksek sıcaklıktakikararlılığı üzerinde belirgin bir etkisi olmadığı görülmüştür. 1200 C’de gerçekleştirilen sinterlemeişleminin, 1000 C’de gerçekleştirilen sinterleme işlemine kıyasla HA’nin ısıl dekompozisyonunaolumsuz bir etkisi olmadığı belirlenmiş, bu nedenle kaplama dayanımını arttırmak amacıyla sinterlemeişleminin 1200 C’de gerçekleştirilmesinin mümkün olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Üretilen HA tozlarınınyaşlandırma süresinin artmasıyla, sinterleme öncesi çatlak oluşumunda belirgin bir azalma olduğugözlemlenmiştir.

Anahtar Kelime:

Investigation of the Effects of Production Parameters on the Hydroxyapatite Powder Properties and Coating Quality

Öz:

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.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Brunski, J. B., 2004. Biomaterials Science: An Introduction to Materials in Medicine. B.D. Ratner, A.S. Hofman, F.J. Schoen, J.E. Lemons (editör). Academic Press, California, 137-153.
2. Albayrak, O., Oncel, C., Tefek, M., Altintas, S., 2007. Effects of Calcination on the Electrophoretic Deposition of Naturally Derived and Chemically Synthesized Hydroxyapatite. Reviews on Advanced Materials Science, 15, 10-15.
3. Gil, F.J., Padros, A., Manero, J.M., Aparicio, C., Nilsson, M., Planell, J.A., 2002. Growth of Bioactive Surface on Titanium and its Alloys for Orthopedic and Dental Implants. Materials Science and Engineering C, 22, 53-60.
4. Gomez-Vega, J.M., Saiz, E., Tomsia, A.P., Oku, T., Suganuma, K., Marshall, G.W., Marshall, S.J., 2000. Novel Bioactive Functionally Graded Coatings on Ti6Al4V. Advanced Materials, 12, 894-898.
5. Ma, J., Liang, C.H., Kong, L.B., Wang, C., 2003. Colloidal Characterization and Electrophoretic Deposition of Hydroxyapatite on Titanium Substrate. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 14, 797-801.
6. Mostafa, N.Y., 2005. Characterization, Thermal Stability and Sintering of Hydroxyapatite Powders Prepared by Different Routes. Materials Chemistry and Physics, 94, 333-341.
7. Yang, Z., Jiang, Y., Wang, Y.J., Ma, L.Y., Li, F., 2004. Preparation and Thermal Stability Analysis of Hydroxyapatite Derived from the Precipitation Process and Microwave Irradiation Method. Materials Letters, 58, 3586-3590.
8. Sung, Y.M., Lee, J.C., Yang, J.W., 2004. Crystallization and Sintering Characteristics of Chemically Precipitated Hydroxyapatite Nanopowder. Journal of Crystal Growth, 262, 467-472.
9. Jalota, S., Tas, C., Bhaduri, S.B., 2004. Microwave-Assisted Synthesis of Calcium Phosphate Nanowhiskers. Journal of Materials Research, 19(6), 1876-1881.
10. Albayrak, O., 2016. Structural and Mechanical Characterization of Boron Doped Biphasic Calcium Phosphate Produced by Wet Chemical Method and Subsequent Thermal Treatment. Materials Characterization, 113, 82-89.
11. Kong, L.B., Ma, J., Boey, F., 2002. Nanosized Hydroxyapatite Powders Derived from Coprecipitation Process. Journal of Materials Science, 37, 1131-1134.
12. Kumta, P.N., Sfeir, C., Lee, D.H., Olton, D., Choi, D., 2005. Nanostructured Calcium Phosphates for Biomedical Applications: Novel Synthesis and Characterization. Acta Biomaterialia, 1, 65-83.
13. Kweh, S.W.K., Khor, K.A., Cheang, P., 1999. The Production and Characterization of Hydroxyapatite (HA) Powders. Journal of Materials Processing Technology, 89-90, 373-377.
14. Nagai, H., Nishimura, Y., 1980. Hydroxyapatite, Ceramic Material and Process for Preparing Thereof. A.B.D. Patenti, Patent No: 4330514.
15. Albayrak, O., Ugurlu, M., 2016. Bor Katkılı Hidroksiapatit Üretimi ve Karakterizasyonu: Bor Oranı ve Sinterleme Sıcaklığının Yapı ve Mekanik Özellikler Üzerindeki Etkisi. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31, 749-761.
16. Afshar, A., Ghorbani, M., Ehsani, N., Saeri, M. R., Sorrell, C.C., 2003. Some Important Factors in the Wet Precipitation Process of Hydroxyapatite. Materials and Design, 24, 197-202.
17. Saeri, M.R., Afshar, A., Ghorbani, M., Ehsani, N., Sorrell, C.C., 2003. The Wet Precipitation Process of Hydroxyapatite. Materials Letters, 57, 4064-4069.
18. Wei, M., 1997. Electrophoresis of Hydroxyapatite on Metal Substrates. Doktora Tezi, University of New South Wales, 232.
19. Boccaccini, A.R., Keim, S., Ma, R., Li, Y., Zhitomirsky, I., 2010. Electrophoretic Deposition of Biomaterials. Journal of the Royal Society Interface, 7, 581-613.
20. Fukada, Y., Nagarayan, N., Mekky, W., Bao, Y., Kim, H.S., Nicholson, P.S., 2004. Electrophoretic Deposition-Mechanisms, Myths and Materials. Journal of Materials Science, 39, 787-801.
21. Suzdal’tsev, E.I., Kharitonov, D.V., 2004. Methods for the Electrophoretic Shaping of Ceramic Products from Aqueous Slips of Inorganic Materials (a Review). Refractories and Industrial Ceramics, 45, 42-47.
22. Sena, L.A., Andrade, M.C., Rossi, A.M., Soares, G.A., 2002. Hydroxyapatite Deposition by Electrophoresis on Titanium Sheets with Different Surface Finishing. Journal of Biomedical Materials Research, 60, 1-7.
23. Wei, M., Ruys, A.J., Milthorpe, B.K., Sorrell, C.C., Evans, J.H., 2001. Electrophoretic Deposition of Hydroxyapatite Coatings on Metal Substrates: A Nanoparticulate Dual- Coating Approach. Journal of Sol-Gel Science and Technology, 21, 39-48.
24. Sridhar, T.M., Mudali, U.K., Subbaiyan, M., 2003. Sintering Atmosphere and Temperature Effects on Hydroxyapatite Coated Type 316L Stainless Steel. Corrosion Science, 45, 2337-2359.
25. Wei, M., Ruys, A.J., Milthorpe, B.K., Sorrell, C.C., 2005. Precipitation of Hydroxyapatite Nanoparticles: Effects of Precipitation Method on Electrophoretic Deposition. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 16, 319-324.

APA	ALBAYRAK Ö, Ipekoglu M, ALTINTAŞ S (2019). Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi. , 243 - 255.
Chicago	ALBAYRAK Önder,Ipekoglu Mehmet,ALTINTAŞ Sabri Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi. (2019): 243 - 255.
MLA	ALBAYRAK Önder,Ipekoglu Mehmet,ALTINTAŞ Sabri Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi. , 2019, ss.243 - 255.
AMA	ALBAYRAK Ö,Ipekoglu M,ALTINTAŞ S Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi. . 2019; 243 - 255.
Vancouver	ALBAYRAK Ö,Ipekoglu M,ALTINTAŞ S Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi. . 2019; 243 - 255.
IEEE	ALBAYRAK Ö,Ipekoglu M,ALTINTAŞ S "Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi." , ss.243 - 255, 2019.
ISNAD	ALBAYRAK, Önder vd. "Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi". (2019), 243-255.

APA	ALBAYRAK Ö, Ipekoglu M, ALTINTAŞ S (2019). Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlik Fakültesi Dergisi, 24(4), 243 - 255.
Chicago	ALBAYRAK Önder,Ipekoglu Mehmet,ALTINTAŞ Sabri Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlik Fakültesi Dergisi 24, no.4 (2019): 243 - 255.
MLA	ALBAYRAK Önder,Ipekoglu Mehmet,ALTINTAŞ Sabri Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlik Fakültesi Dergisi, vol.24, no.4, 2019, ss.243 - 255.
AMA	ALBAYRAK Ö,Ipekoglu M,ALTINTAŞ S Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlik Fakültesi Dergisi. 2019; 24(4): 243 - 255.
Vancouver	ALBAYRAK Ö,Ipekoglu M,ALTINTAŞ S Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlik Fakültesi Dergisi. 2019; 24(4): 243 - 255.
IEEE	ALBAYRAK Ö,Ipekoglu M,ALTINTAŞ S "Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi." Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlik Fakültesi Dergisi, 24, ss.243 - 255, 2019.
ISNAD	ALBAYRAK, Önder vd. "Üretim Parametrelerinin Hidroksiapatit Tozlarının Özellikleri ve Kaplama Kalitesi Üzerindeki Etkilerinin Ġncelenmesi". Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlik Fakültesi Dergisi 24/4 (2019), 243-255.