Ayhan ÇELİK, Tuba YETİM, Mevra ASLAN, Özgü BAYRAK, Meltem GÖR

PLAZMA İLE OKSİTLENMİŞ CoCrMo ALAŞIMININ SBF İÇERİSİNDE ELEKTROKİMYASAL VE YARI İLETKENLİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Metalik biyomalzemelerin korozyona uğraması sonucu oluşan korozyon ürünleri doku içerisine girerek hücrelere zarar verirler. Bu nedenle, biyomalzemelere çeşitli yüzey işlemleri uygulanmaktadır. Bu çalışmada, biyomalzeme olarak kullanılan CoCrMo alaşımı, %100 O2 gazı ortamında, 600°C ve 800°C sıcaklıkta, 1 ve 4 saat süre ile plazma oksitlenmiştir. Farklı işlem şartlarında elde edilen oksit filmin, korozyon ve yarıiletkenlik özelliklerinin belirlenmesi için Potansiyostat/Galvaniyostat cihazı, malzemenin yapısal özelliklerinin belirlenmesi için ise XRD ve SEM kullanılmıştır. Yapay vücut sıvısında (SBF) oluşan pasif filmin elektronik özelliklerindeki değişimleri belirlemek amacıyla ise Mott-Schottky (M-S) analizleri yapılmıştır. Mott-Schottky (M-S) analizleri sonucunda, plazma ile oksitlenmiş CoCrMo alaşımı üzerinde oluşan pasif filmin yarıiletken davranışı elde edilmiş ve film oluşma potansiyeline bağlı olarak elektronik karakteristiğin n tipinden p tipine geçiş yaptığı gözlemlenmiştir. Plazma oksidasyon işlemi sonrası korozyon dayanımının oksitleme sıcaklığı ve süresine bağlı olarak iyileştiği tespit edilmiştir. En iyi korozyon direncine 800°C sıcaklıkta 4 saatlik oksitleme işlemi sonucunda ulaşıldığı görülmüştür.

Anahtar Kelimeler:

Biyomalzeme

-

The corrosion products which are formed after corrosion of metalic biomaterials enter into the surrounding cells and cause damage. Therefore, different surface processes are applied to the biomaterials. In this study, CoCrMo alloy was used as biomaterial and oxidized in 100% O2 gas atmosphere at 600°C and 800°C temperature for 1 and 4 hours. Potantiostat/Galvanostat device was used to determine the corrosion and semiconductivity properties of obtained oxide film at the different treatment conditions. XRD and SEM were used to analyze of the structural properties. Mott–Schottky (M-S) analysis was carried out to determine the changes in the electronic properties of the formed passive film in simulated body fluid (SBF). Mott–Schottky analysis results show that a semiconducting passive film formed on plasma oxidized CoCrMo alloy and the electronic characteristics converted from n-type to p-type depending on the film formation potential. after plasma oxidation process, it was determined that corrosion strength improved depending on the oxidation temperature and time. It was seen that the best corrosion resistance was reached after oxidizing process at 800°C temperature for 4 hours

Keywords:

Biomaterial,

PDF

___

Ahn, S.J., Kwon, H.S., 2004. Effects of Solution Temperature on Electronic Properties of Passive Film Formed on Fe İn Ph 8.5 Borate Buffer Solution. Electrochimica Acta, 49, 3347–3353.
Alsaran, A., Çelik, A., Efeoğlu, İ., Baran,Ö., Albayrak,Ç., 2010. Çeşitli Oksidasyon İşlemleriyle Oksit Kaplanan Ti6Al4V’ un Yapay Vücut Sıvısı İçinde (SBF) Sürtünme ve Aşınma Özellikleri. 5. Ulusal Biyomekanik Kongresi, İzmir.
Çelik, A., Aslan, M., Yetim, A.F., Bayrak, Ö., 2014. Wear Behavior of Plasma Oxidized Cocrmo Alloy Under Dry and Simulated Body Fluid Conditions, Journal of Bionic Engineering, 11 (2), 303-310.
Gökçek, E.G., 2006. Ortopedik İmplant ve Protez Tasarımı için Biyomalzemelerin Mekanik Özelliklerin Araştırılması. Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak.
Ivanova, E.P., Bazaka, K.,. Crawford, R.J., 2014. Metallic biomaterials: types and advanced applications, New Functional Biomaterials for Medicine and Healthcare. Woodhead Publishing, 121–147s, the UK.
Kokubo, T., Kushitani, H.,Sakka,S., Kitsugi,T., and Yamamuro, T., 1991. Solutions Able to Reproduce in Vivo Surface-Structure Changes in Bioactive Glass- Ceramic A-W, J. Biomed. Mater. Res., 24, 721-734.
Levine, K.L., Tallman, D.E., Bierwagen, G.P., 2008. Mott–Schottky Analysis of Aluminium Oxide Formed in the Presence of Different Mediators on The Surface of Aluminium Alloy 2024-T3. Journal of Materials Processing Technology, 199, 321–326.
Macdonald, D.D., Sun, A., Priyantha, N., Jayaweera, P., 2004. An Electrochemical İmpedance Study of Alloy- 22 in NaCl Brine at Elevated Temperature: II. Reaction mechanism analysis, Journal of Electroanalytical Chemistry,572, 421.
Şap, E., Çelik, H., 2012. Kobalt Esaslı Alaşımların Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Ti ve Mn İlavesinin Etkisinin İncelenmesi, Electronic Journal of Machine Technologies, 9 (3), 25-33.
Takada, J., Kuwahara, H., Manabe,Y., Kimura, M., Yanagihara, K., 1991. Plasma Oxidation of Cu-Al Alloy. Journal of Materials Science, 26, 6288-6292.
Tsai, H., Lu, F., Chieh, Y., 2007. Plasma Oxidation of Al Thin Films on Si substrates. Thin Solid Films, 516 (8), 1871-1876.
Vidal, C.V., Munoz, A.I., 2008. Effect of Thermal and Applied Potential on the Electrochemical Behaviour of CoCrMo Biomedical Alloy. Electrochimica Acta, 54 (6), 1798-1809. Wijesinghe, Electrochemical Blackwood, D.J.,
Photoelectrochemical And
Characterization Of The Passive Film Formed On AISI 254SMO Super-Austenitic Stainless Steel, Journal of the Electrochemical Society, 154, C16.
Yetim, A.F., Aslan, M., Yıldız, F., Hacısalihoğlu, İ., Bayrak, Ö., 2012. CoCrMo İmplant Alaşımının Plazma Oksidasyon
İyileştirilmesi, TMMOB MMO Mühendis ve Makina ile
Dergisi, 53 (628), 37-43. Aşınma
Direncinin Yılbaş, B.S., Şahin, Al- Garni, A.Z., Said, S.A.M., Ahmed, Z., Abdulalem, B.J., Sami, M., 1996. Plasma nitriding of Ti-6Al-4V alloy to improve some tribological properties, Surface and Coating Technology, 80, 287- 292.