Serbest şekilli Tİ13NB13ZR alaşımı yüzeyine manyetik sıçratma (CFUBMS) tekniğiyle üretilen ince filmlerin yüzey özelliklerinin incelenmesi

Ti6Al4V alaşımına alternatif olarak geliştirilen biyomedikal Ti13Nb13Zr alaşımının, düşük elastikiyet modülü, yüksek mekanik özellikleri, yüksek korozyon dayanımı, yüksek biyouyumluluk ve düşük elastikiyet modülüne sahip olmasının yanında hiçbir sitotoksik element içermemesi ortopedik eklem implantı uygulamaları için favori bir aday olmasını sağlamaktadır. Ancak alaşımın düşük tribolojik özellikleri bu alanda kullanımını kısıtlamaktadır. Alaşımların kütlesel özelliklerinden ödün verilmeden, yüzeylerine çeşitli yöntemlerle yapılan ince seramik filmlerle tribolojik özellikleri geliştirilebilmektedir. Bu tez çalışmasında ASTM F-1713 Ti13Nb13Zr alaşımının tribolojik ve mekanik özelliklerinin geliştirilebilmesi amacıyla yüzeyi kapalı alanda dengesiz manyetik sıçratma tekniğiyle farklı bileşenlerden oluşan çok tabakalı ince filmlerle kaplanılmıştır. Tüm kaplamalarda alaşımın yüzeyine önce ince bir Titanyum adhezyon tabakası biriktirilmiş, en üst yüzeye ise TaN ince film biriktirilmiştir. Tekrar eden ara tabakalarda ise TiN/TiCN, TiC/TiCN ve TiN/TiC/TiCN şeklinde üç farklı kaplama modeli kullanılarak ara tabaka sayısı da değiştirilerek toplam altı farklı kaplama mimarisinde ince filmler 20 mm çapında 2mm kalınlığında düz yüzeye sahip Ti13Nb13Zr numuneler üzerine biriktirilmiştir. Kaplamalara yapılan karakterizasyon deneyleri sonucunda; altlık malzemeye adhezyon, mekanik ve tribolojik özellikler açısından en iyi sonuçlar; toplamda 20 tabaka sayısına sahip Ti/ 6x(TiN/TiC/TiCN) /TaN kaplamasından elde edilmiştir. Bu kaplama mimarisiyle, R14, R18 ve R22 eğrilik yarıçaplarına sahip serbest şekilli Ti13Nb13Zr alaşımı numunelerin yüzeyi aynı kaplama yöntemiyle aynı parametrelerle kaplanılmıştır. Kaplamaların tribolojik özellikleri, karşıt malzeme olarak ortopedik eklem implantı uygulamalarında kullanılan UHMWPE kullanılarak, özel olarak geliştirilen aşınma deneyi düzeneğinde incelenmiştir. Toplam 5 milyon çevrimde gerçekleştirilen aşınma deneyleri sonucunda artan eğrilik yarıçapına bağlı olarak ince film yüzey sürekiliklerinin azaldığı tespit edilmiştir. Bunun yanında kaplamaların numune kenarına yakın bölgelerde, gerilme yığılmaları ve zayıf adhezyondan kaynaklı adhezif delaminasyonlara uğradığı görülmüştür.