Ti6al4v/ti6al7nb alaşımlarının grafen katkılı hidroksiapatit biyomalzeme ile kaplanması

Bu çalışmanın amacı Ti6Al4V/Ti6Al7Nb alaşımları yüzeyinde Grafen Nano Sheets (GNS) ve Nano-Hidroksiapatit (nHA) hibrit kompozit yapı elde etmek ve kaplamaların morfolojik, kimyasal ve mekanik özelliklerini araştırmaktır. Bu çalışmada, Ti6Al4V/Ti6Al7Nb alaşımları yüzeyi üzerindeki grafen / nano-hidroksiapatit (nHA) hibrit nanokompozitler hidrotermal (HT) yöntemi ve plazma elektrolitik oksidasyon (PEO) yöntemi kullanılarak iki farklı yöntemle tek aşamalı olarak kaplanmıştır. Numuneler Ti6Al4V alaşımı için 25x25x3 mm3 ve Ti6Al7Nb alaşımı için 25x25x4,1 mm3 kalınlıkta kesilmiş ve yüzeylerdeki doğal oksit tabakalarının giderilmesi için öncelikle Ti6Al4V/Ti6Al7Nb alaşımlarının yüzeyleri 240-1200 mesh SiC zımpara kâğıdı kullanılarak parlatıldı ve ultrasonik olarak saf su ile temizlendi. Hidrotermal reaksiyon 200 °C'de 220 bar basınç altında 24 saatlik sürede, katkısız HA ve ağırlıkça %1,%3,%5 ve %7 GNS katkılı olacak şekilde gerçekleştirildi. PEO ise %10 Duty Cycle, 500 pozitif Voltaj ve -100 negatif voltaj da bipolar mod kullanılarak 10 dakika süre ile 1000, 1500 ve 2000 Hz frekanslarda katkısız HA, ağırlıkça %0,5, %1 ve % 1,5 GNS katkılı olacak şekilde gerçekleştirildi. Yüzey kaplamaları gerçekleştirilen yüzeylerin kristolografik özellikleri XRD analizi, fonksiyonel grupları ATR-IR ile elemental analizi ise EDS analizi ile belirlendi. Yüzey morfolojik özellikleri AFM ve SEM analizleri kullanılarak incelendi. Kaplamaların in-vitro korozyon testleri ile korozyon dirençleri incelendi. Her iki yöntemle elde edilen kaplamalar detaylı olarak incelenerek kaplama özelliklerinin parametrelere ve kaplama yöntemlerine bağlı olarak değişimleri kıyaslanmıştır. Analiz sonuçları, nHA-Grafen kompozitlerinin her iki yöntemlede Ti6Al4V/Ti6Al7Nb numuneleri yüzeyinde başarılı şekilde kaplamalar elde edildiğini gösterdi. XRD ve ART-IR analizleri yüzeylerde HA ve GNS varlığını kanıtladı. SEM analizi ve AFM analizi ile yüzeylerde elde edilen gözenekli ve pürüzlü yüzey kaplamaları görüldü. Artan frekans ve GNS katkı oranına bağlı olarak kaplama kalınlığı artmıştır. Analiz sonuçları incelendiğinde GNS katkılanması ile kaplamaların mekanik ve kimyasal özelliklerinin geliştirildiği özellikle PEO yöntemi ile üretilen kaplamalarda yüzey sertliklerinin GNS katkısız kaplamalara göre önemli oranda artmıştır. Kaplamalarda GNS katkısı ile korozyon dayanımlarının ve yüzey pürüzlülüklerinin de arttırıldığı görüldü. Ayrıca korzoyon deneyleri sırasında SBF içerisinde 36,5 °C'de bekletilen yüzeylerde kemik benzeri apatit oluşumu gözlemlenmiş ve biyoaktivitif bir yüzey elde edilmiştir. Sonuçlar değerlendirildiğinde GNS katkılı nHA hibrit kompozit kaplamaların biyomedikal alanlarda kullanılması konusunda önemli sonuçlar elde edilmiştir.