Production of hap films on 316L SS and their chemical and morphological characteristics

Abstract

Hidroksiapatit (HA) kaplamalar uzun bir süredir implant malzemeler üzerinde ince film olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. 316L paslanmaz çeliği (PÇ) üstün mukavemeti, biyouyumluluğu, dayanıklılığı ve fiziksel ortamlardaki korozyona karşı olan direnci nedeniyle metalik biyomalzeme olarak kullanılmaktadır. Bu tezin temel amacı galvanostatik elektrokimyasal çöktürme tekniği kullanılarak Ca2+ ve H2PO4- içeren elektrolitlerden HA kaplamaların üretimi ve kaplamaların kimyasal kompozisyon ve morfolojik yapılarının incelenmesidir. Kaplamaların faz analizi X-ışınları difraktometrisi (XRD) ve FTIR ile karakterize edilmiştir. Kaplamaların morfolojileri taramalı elektron mikroskopu ile incelenmiştir. Ca/P atomic ve ağırlıkça oranları enerji dağılım spektrometresi (EDS) ile hesaplanmıştır ve sonuçlar XRD paternlerindeki kristalik bileşenlerin kantitatif analizi ile karşılaştırılmıştır. HA kaplamaların ortalama Kristal boyutu Scherrer eşitliğine göre hesaplanmıştır. Galvanostatik elektrokimyasal çöktürme tekniğinin 316L PÇ üzerinde HA kaplamaların çöktürülebilmesi için uygun bir yöntem olduğu sonucuna varılmıştır. Akım yoğunluğu, toplam yük miktarı, elektrolit konsantrasyonu ve işlem sıcaklığı gibi çöktürme parametrelerinin hangi kalsiyum fosfat fazının oluşacağında belirleyici olduğu ve bu parametrelerin kapmaların morfolojik yapısını temel olarak etkiledikleri bulunmuştur. The hydroxyapatite (HA) coatings have long been widely used on implant materials as thin films. 316L stainless steel (SS) was used as metallic biomaterial because of their superior strength, biocompatibility, durability and resistance to corrosion in physiological environment. The main objective of this thesis was to form HA coatings on medical grade 316L SS in an electrolyte containing Ca2+ and H2PO4- ions by using an galvanostatic electrochemical deposition technique and investigate the chemical composition and morphology of these coatings. The phases of depositions were characterized by X-Ray diffraction (XRD) and Fourier transform infra-red spectroscopy (FTIR). Morphology of the coatings was investigated by scanning electron microscope (SEM). Ca/P atomic and weight and ratios calculated by energy dispersion spectroscopy (EDS) analysis and results compared with the quantitative analysis of crystalline components in the XRD patterns. The average crystal size of HA coatings was calculated by the Scherrer's equation. It's concluded that galvanostatic electrochemical deposition is a useful technique to deposit HA coatings on 316L SS. The results showed that deposition parameters like current density, total amount of charge, electrolyte concentration and process temperature were determiner for which calcium phosphate phase will be deposited and they mainly affect the morphological structure of the coatings.