Atmosferik plazma sprey (APS) yöntemi ile titanyum kaplamaların üretim karakterizasyonu

Biyomedikal ürünlerde kullanılacak malzemelerin, biyolojik sistemlerle etkileştiklerinde dokuya uyum sağlayabilmeleri ve herhangi bir yan etki oluşturmamaları için yoğun çaba harcanmaktadır. Gün geçtikçe önemi ve uygulama alanı artan biyouyumlu, güvenilir ve etkin olan metalik ve seramik esaslı biyomalzemeler, insan vücudundaki organ ya da dokuların işlevlerini yerine getirmek veya desteklemek amacıyla kullanılmaktadır. Titanyum ve titanyum alaşımları; yüksek biyouyumluluğu, yüksek kimyasal kararlılığı, kemik yapısına en yakın elastite modülü ve düşük yoğunluk/yüksek mukavemet özellikleriyle vücut içi implantasyon uygulamaları için avantajlı bir malzeme olarak gerek ortopedik gerekse dental uygulamalarda yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. Kaplama yöntemlerinin temel amacı, ana malzeme yüzeyini modifiye ederek malzemeye aşınma, korozyon, iletkenlik, yüksek sıcaklık dayanımı gibi özellikler kazandırmaktır. Böylece kaplama belirlenen özellikleri sağladığı gibi ana malzemenin kendine ait özellikleri de korunmaktadır. Plazma sprey yöntemi, ergime derecesi çok yüksek kaplamalar için uygulanan bir termal sprey yöntemidir. Bu proseste elektrik arkı, elektrot ve ikincil elektrot olarak davranan nozula uygulanır. Basınçlı inert gaz (argon, hidrojen, azot, helyum) elektrotlar arasından geçirilir. Çok yüksek sıcaklığa ulaşan gaz plazma formuna dönüşür. Plazma sprey kaplama yönteminde sıcaklık 20 000 K üzerine ulaşır ve kaplama malzemesi hedef malzemenin üzerine 200-300 m/sn hız aralığında gönderilerek yüzeye yapışma sağlanır. Plazma ile üretilen bu yüksek sıcaklık kaplama malzemesini çok yüksek sıcaklıklara ulaştırır ancak buna rağmen altlık malzeme çok ısıya maruz kalmaz ve mikro yapısında herhangi bir değişim olmaz. Bu çalışmanın amacı; titanyum dışında kullanılan metalik implant yüzeylerine metalik titanyum kaplanması ve söz konusu malzemelerin biyouyumluluklarının artırılmasıdır. Bu bağlamda plazma sprey ile püskürtülen metalik titanyumun, minimum düzeyde oksitlenmesine yol açacak kaplama parametreleri yardımıyla üretilen kaplamaların oksit seviyesi düşük tutulmaya çalışılmıştır. Püskürtme parametrelerinden sprey mesafesi ve hidrojen debisi değiştirilerek üretilen kaplamaların mikroyapıları karakterize edilmiştir.