Ark sprey yöntemiyle titanyum esaslı kaplamaların üretilmesi ve karakterizasyonu

İmplantlar, hasarlı veya işlevini yitirmiş dokuların onarımı, desteklenmesi veya yeniden yapılandırılması amacıyla kullanılan biyomalzemelerdir. Bu malzemeler, fizyolojik koşullar altında sürekli olarak vücut sıvılarıyla temas halindedir ve biyouyumlulukları bu etkileşimlere bağlı olarak değişmektedir. Titanyum (Ti) ve alaşımları, yüksek korozyon direnci ve biyouyumlulukları sayesinde yaygın olarak kullanılmakla birlikte, belirli koşullarda iyon salınımına bağlı alerjik reaksiyon riskleri barındırabilmektedir. Bu nedenle, biyouyumluluğu artırmak amacıyla AISI 316L östenitik paslanmaz çelik yüzeylere termal sprey yöntemiyle Ti kaplamalar uygulanmaktadır. Bu çalışmada, AISI 316L östenitik paslanmaz çelik altlıklar üzerine Elektrik Ark Sprey (EAS) yöntemiyle Ti esaslı kaplamalar üretilmiş ve proses parametrelerinin (akım, voltaj, atomizasyon gazı türü ve basıncı, nozül tipi) kaplama özelliklerine etkileri sistematik biçimde incelenmiştir. Üretilen kaplamalar, XRD ile faz yapısı, SEM/EDS ile mikroyapı ve kimyasal bileşim, HV0.3 mikrosertlik ve yapışma mukavemeti (ASTM C633) testleriyle mekanik özellikler açısından karakterize edilmiştir. Ayrıca seçilen numunelerde aşınma testleri (ASTM G99) gerçekleştirilerek tribolojik davranış değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, kaplama mikroyapısı, faz bileşimi ve mekanik performansın proses parametreleriyle doğrudan ilişkili olduğunu ortaya koymuştur. Ark gücü ve atomizasyon gazı, faz oluşum mekanizmasını belirleyen en etkili faktörler olmuştur. Ar atomizasyon gazı ile püskürtülen kaplamalarda metalik Ti fazı korunurken, hava ile yapılan kaplamalarda oksit fazları (TiOₓ), N₂ gazı ile yapılan kaplamalarda ise nitrür fazları (TiN) baskın olarak oluşmuştur. Atomizasyon gazının türü ve basıncındaki değişim, bu fazların miktarını ve dağılımını önemli ölçüde etkilemiştir. Nozul tipi ise lamel istiflenmesi, porozite, sertlik ve yapışma dayanımı üzerinde belirleyici rol oynamıştır. Oksit ve nitrür fazlarının artışı sertliği ve aşınma direncini yükseltmiş; ancak bu fazların kırılgan doğası yapışma dayanımında sınırlayıcı etki yaratmıştır. Uygun parametrelerle elde edilen kaplamalar, yüksek sertlik ve aşınma direncinin yanı sıra yeterli yapışma dayanımı sergileyerek optimum performans göstermiştir. Sonuç olarak, Elektrik Ark Sprey (EAS) yöntemi, düşük maliyetli ve endüstriyel ölçekte uygulanabilir bir kaplama süreci olarak, biyomedikal amaçlı titanyum esaslı kaplamaların geliştirilmesinde potansiyel bir alternatif yöntem olarak değerlendirilmiştir.