Hidroksiapatit Whisker Sentezi ve Hidroksiapatit Whisker Takviyeli Hidroksiapatit Kompozitlerin Mekanik Özelliklerinin Arttırılması

Abstract

Düşük mekanik özelliklerinden dolayı saf hidroksiapatit (HAP) diş ve kemik gibi yük taşıyan uygulamalarda kullanılamaz. HAP seramiklerin tokluklarının arttırılmasında HA whiskerler kullanılabilir. Bu çalışmada biyouyumlu bir malzeme olan Hidroksiapatite, mekanik mukavemetini arttırmak amacıyla farklı oranlarda hidroksiapatit whisker ilavesi yapılmış, ilaveli numuneler farklı sıcaklıklarda sinterlenmiştir. Elde edilen hidroksiapatit- hidroksiapatit whisker kompozit numuneler, ağırlık kaybı, yoğunluk, eğme mukavemeti, SEM ve XRD çalışmaları yapılarak karakterize edilmiştir. Ergimiş tuz sentezi yöntemine göre HAP whisker üretimi için tedarikçi firmadan temin edilen KCl, CaCl, KBr ve Na2SO4 tuzları HAP‟e belirli miktarlarda ayrı ayrı ilave edilerek karıştırılmış ve 4 ayrı HAP-tuz karışımı elde edilmiştir. Karışımlar 900°C‟ye ısıtılmış, 3 saat bu sıcaklıkta bekletilerek akabinde fırın içinde soğutulmuştur. Fırından alınan kroze içindeki toz görünümlü kütle, 90°C‟ye ısıtılmış saf su ile defalarca yıkanarak reaksiyon artığı ürünlerden temizlenmiş etüvde 110 °C‟de kurutularak whiskerler elde edilmiştir. Elde edilen whiskerlerin SEM görüntüleri ve EDX analizleri yapılmıştır. Üretilen whiskerler HAP tozu ile %20 ve %30 oranında karıştırılarak peletler basılmış ve 1200, 1300oC‟de 2 saat sinterlenmiştir. Whisker takviyesinin, ilavesiz HAP numuneler ile kıyaslandığında, numunelerin mukavemetlerini arttırdığı tespit edilmiştir. 1300oC‟de sinterlenen numunelerin mukavemetleri 1200oC‟de sinterlenen numunelere kıyasla daha yüksektir. Whisker ilavesinin %20 den %30 a çıkarılması mukavemeti düşürmektedir. Numune içinde çok fazla whisker bulunmasının matris malzemesinin hacimce azaltmasına neden olduğu, mukavemetin bu nedenle düştüğü düşünülmektedir.

Due to its low mechanical properties pure hydroxyapatite (HA) can not be used in load bearing applications such as teeth and bone. HAP whiskers can be used to increase the toughness of HAP ceramics. In this study, hydroxyapatite was added hydroxyapatite whisker at different ratios in order to increase its mechanical strength and the samples were sintered at different temperatures. The resulting hydroxyapatite-hydroxyapatite whisker composite specimens were characterized by weight loss, density, bending strength, SEM and XRD studies. For the production of HAP whiskers, KCl, CaCl, KBr and Na2SO4 salts, obtained from the supplier were added to HAP in specific amounts separately and mixed to obtain 4 different HAP-salt mixtures. The mixtures were heated to 900 ° C, held at this temperature for 3 hours and then cooled in the oven. The dusty mass in the crucible taken from the furnace was washed several times with pure water heated to 90 ° C and the cleaned product was dried at 110°C to obtain whiskers. SEM images and EDX analyzes of the obtained whiskers were performed. The produced whiskers were mixed with 20% and 30% HAP powder, pressed as pellets and sintered at 1200, 1300°C for 2 hours. Whisker addition increased the strength of the samples. The strength of the samples sintered at 1300oC is higher than that of the samples sintered at 1200oC. Increasing the whisker content from 20% to 30% was decreased the strength. It is considered that the presence of too many whiskers in the sample causes the volume of the matrix material to decrease, which is why the strength is reduced.