Ortopedik Uygulamalar İçin Nanoyapılı Cam Seramik Kaplamalar-Bölüm 2

Hem amorf hem de kristal fazlardan oluşan cam-seramikler büyük ilgi görmüştür.

biyomateryaller alanı. Biyo camlara göre avantajlarından biri, mukavemet, aşınmaya karşı direnç ve termal genleşme katsayısı gibi özelliklerini manipüle etmek için büyük olasılıklar sağlamasıdır [26]. Çökme hızı veya iyon salınım davranışı, ısı-sonrası tedavileri kullanarak cryst.allization derecesinin kontrol edilmesiyle uyarlanabilir [26,27]. Plazma püskürtme tekniği, cam-seramik üretimi için avantajlara sahiptir. İlk olarak, bir plazma jetinin çekirdek bölgesinde 12 000 K'ye kadar sıcaklık verir. İkinci olarak, plazma püskürtme işleminin soğutma hızı 10 6 –10 7 8 ℃ s -1'den fazladır [3]. Bu termal koşullar altında, toz özelliklerine ve işlem parametrelerine bağlı olarak besleme pudraları tamamen veya kısmen plazma jetinde eritilir. Erimiş tozlar bu yüksek soğutma oranı altında hızlı katılaşmaya maruz kalır. Yüksek soğutma oranı, eriyikten gelen nükleasyonu ve kristalitlerin büyümesini baskılayabildiğinden, işleme koşulunun düzgün bir şekilde kontrol edilmesi hem

Cam ve kristalin fazlar, kaplamalarda cam-seramik kaplamalar oluştururlar. Ek olarak,

Uygun bir şekilde işleme parametrelerinin ayarlanmasının, biyopatlıkları için faydalı olduğu kanıtlanmış olan, nanoyapılarla (28,29) plazma-püskürtmeli kaplamalar sağlayabileceğine dikkat çekmek gerekir [30,33].

Bu çalışmada, nanoyapılı yüzeye sahip cam-seramik HT ve SP kaplamaları biriktirilmiştir.

Plazma püskürtme tekniği kullanılarak Ti-6Al-4V alaşımı. Bu çalışmada ortopedik uygulamalar için biyomedikal kaplamalar olarak potansiyel kullanımları araştırılmıştır.


2. MALZEME VE YÖNTEM


2.1. Toz sentezi ve kaplama üretimi


HT (Ca2ZnSi207) ve SP (CaTiSiO5) tozları yüksek sıcaklıkta katı reaksiyon ile sentezlendi. Kısaca, reaktif dereceli CaC03, ZnO ve Si02 tozları HT seramik tozlarının sentezlenmesi için 2: 1: 2 mol oranında karıştırılmıştır; SP seramik tozlarının sentezlenmesi için CaCO3 , Ti02 ve Si02 tozları 1: 1: 1 mol oranında karıştırılmıştır. Kurutulduktan sonra, karışık tozlar 3 saat boyunca 1200 ° C'de sinterlenmiştir (HT tozu) ve 690 ° C'de 6 saat (SP tozu). Daha sonra, sinterlenmiş tozlar öğütülmüş ve 75 um'nin altında partikül boyutuna sahip olan tozlar, plazma püskürtme için ağırlıkça% 6 poli (vinil alkol) (PVA) çözeltisi ile yeniden oluşturularak daha akıcı hale getirilmiştir. Tozların sulandırılması işlemi kısaca şu şekilde tarif edilebilir: tozlar bir harca yerleştirildi ve yumuşak öğütme sırasında tozlara PVA çözeltisi damla damla ilave edildi. Tam karıştırmadan sonra, tozlar 12 saat 80 ° C'de kurutuldu. Sulandırılan tozlar sonunda 80 gözenekli elek kullanılarak elendi. Plazma püskürtme için 80 mesh'in altındakiler (177 um'den daha az) kullanıldı.

Ticari Ti-6Al-4V disklerinde ( Baoji Junhang Metal Material Co., Ltd ) HT ve SP kaplamalarının depolanması için atmosferik bir plazma püskürtme sistemi (Sulzer Metco, İsviçre) uygulandı. 15 mm çapında ve 1 mm kalınlığında) . Plazma püskürtme işleminden önce, diskler mutlak etanol içinde ultrasonik olarak temizlendi ve alumina kumları ile kumlama ile püskürtüldü. Kaplamaların faz bileşimine göre optimize edilen işlem parametreleri, aşağıdaki gibi tarif edilmiştir: sırasıyla birincil ve yardımcı plazma oluşturucu gazlar olarak argon (40 slpm) ve hidrojen (12 slpm) kullanılmıştır. Toz besleme hızı, bir taşıma gazı olarak argon (3.5 ppm) kullanılarak yaklaşık 20 g dk - 1 olmuştur. Plazma ark akımı ve voltaj sırasıyla 600 A ve 70 V idi. Püskürtme mesafesi 100 mm'de sabitlenmiştir. Besleme tüpünün çapı 1.8 mm, toz besleme açısı 90 °; Meşalenin hızı 10 mms - 1 idi, bitişik geçişler arasındaki zaman aralığı yaklaşık 5 s idi; genel döngü sayısı 20 idi. Püskürtme işleminden sonra, kaplama örnekleri yarım kesilmiş ve yeni kesme düzlemi aşağı bakacak şekilde epoksi reçinesine yerleştirilmiştir. Kesit, SiC aşındırıcı kağıtlarla öğütülmüş ve 0.3 um Al203 parlatma macunu kullanılarak cilalanmıştır. Mikro-girinti testleri için kullanılan kaplama örneklerinin yüzeyi de öğütülmüş ve cilalanmıştır.

Yüzey morfolojisi ve kaplama kesitleri alan emisyon taramalı elektron mikroskobu ile incelendi (SEM, Zeiss EVO 50). Kaplamaların faz bileşimi, 0.02 ° 'lik bir basamak boyutunda Cu Ka1 radyasyonuyla X ışını kırınımı (XRD, Siemens D6000, Almanya) kullanılarak analiz edilmiştir. Veriler, 4 ° dk- 1 tarama hızında 15 ila 75 ° (2 θ ) arasında elde edildi. Yüzey pürüzlülüğü (Ra) bir yüzey profilometresi (Hommelwerke T8000-C, Almanya) ile ölçüldü. Her bir kaplama tipi için üç örnek test edilmiş ve her bir numunedeki beş farklı izin pürüzlülük değerleri kaydedilmiştir. Ra değerleri ortalama + standart sapma (sd) (n = 15) olarak ifade edildi.


******devam edecek******