Corrosion Behavior of Plasma Nitrided and Packed Boronized AISI 316L Stainless Steel


Aslan Çakır M.

III. Uluslararası Akdeniz Bilimsel Araştırmalar Kongresi , Lefkoşa, Cyprus (Kktc), 17 - 20 June 2021, pp.391-392

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Lefkoşa
  • Country: Cyprus (Kktc)
  • Page Numbers: pp.391-392
  • Erzincan Binali Yildirim University Affiliated: Yes

Abstract

Metalik biyomalzemelerden biri olan AISI 316L östenitik paslanmaz çelik, biyouyumluluğu ve nispeten düşük maliyeti nedeniyle cerrahi cihazlarda (forseps, makas, iğne tutucular) ve cerrahi implant (diş protezleri, kemik sabitleme vidaları, kalça çivileri) imalatında sıkça kullanılmaktadır. İmplante edilmiş östenitik paslanmaz çeliklerin korozyonu, zararlı biyolojik sonuçları olan korozyon ürünlerinin potansiyel salınımına neden olabilir. Özellikle bu tür malzemeler vücut sıvısını simüle eden elektrolitlere maruz kaldığında, farklı yüzey modifikasyon işlemlerinin korozyon özelliklerine etkisi oldukça önemlidir.

Bu çalışmada, AISI 316L numunelere plazma nitrürleme ve paket borlama işlemleri sonrası elde edilen mikroyapı ve korozyon özellikleri incelenmiştir. Plazma nitrürleme işlemi, 500 °C'de 3 ve 6 saat süre ile %50 -%50  gaz ortamında gerçekleştirilmiştir. Paket borlama işlemleri ise, 950 °C'de 2 ve 6 saat süre ile Ekabor-II ile borlanmıştır. Plazma nitrürlenmiş ve paket borlanmış numunelerin yapısal, morfolojik ve mekanik özellikleri XRD, SEM, EDS, 3D profilometre ve mikrosertlik testi ile incelenmiştir. Ayrıca yüzeylerin ıslanabilirlik özellikleri temas açısı ölçümleriyle belirlenmiştir. Plazma nitrürlenmiş ve paket borlanmış paslanmaz çelik numunelerin hidrofobik özellikte olduğu, en yüksek su temas açısı değeri 950 °C'de 6 saat borlanmış numunelerden yaklaşık olarak 129° olduğu belirlenmiştir. Kaplama işleminden sonra elektrokimyasal özelliklerin belirlenmesi için açık devre potansiyeli (OCP) ve potansiyodinamik polarizasyon deneyleri laboratuvar şartlarında hazırlanan yapay vücut sıvısı (SBF) içerisinde yapılmıştır.  Elektrokimyasal sonuçlara göre, hem nitrürlenmiş hem de borlanmış numunelerde makul bir korozyon direnci elde edilmesine karşın, en yüksek korozyon direnci işlemsiz numunelerde görülmüştür.  Elde edilen korozyon deney sonuçlarına göre, plazma nitrürlenmiş numunelerin korozyon direncinin, paket borlanmış numunelerden daha yüksek olduğu sonucuna varılmıştır.

Metalik biyomalzemelerden biri olan AISI 316L östenitik paslanmaz çelik, biyouyumluluğu ve nispeten düşük maliyeti nedeniyle cerrahi cihazlarda (forseps, makas, iğne tutucular) ve cerrahi implant (diş protezleri, kemik sabitleme vidaları, kalça çivileri) imalatında sıkça kullanılmaktadır. İmplante edilmiş östenitik paslanmaz çeliklerin korozyonu, zararlı biyolojik sonuçları olan korozyon ürünlerinin potansiyel salınımına neden olabilir. Özellikle bu tür malzemeler vücut sıvısını simüle eden elektrolitlere maruz kaldığında, farklı yüzey modifikasyon işlemlerinin korozyon özelliklerine etkisi oldukça önemlidir.

Bu çalışmada, AISI 316L numunelere plazma nitrürleme ve paket borlama işlemleri sonrası elde edilen mikroyapı ve korozyon özellikleri incelenmiştir. Plazma nitrürleme işlemi, 500 °C'de 3 ve 6 saat süre ile %50 -%50  gaz ortamında gerçekleştirilmiştir. Paket borlama işlemleri ise, 950 °C'de 2 ve 6 saat süre ile Ekabor-II ile borlanmıştır. Plazma nitrürlenmiş ve paket borlanmış numunelerin yapısal, morfolojik ve mekanik özellikleri XRD, SEM, EDS, 3D profilometre ve mikrosertlik testi ile incelenmiştir. Ayrıca yüzeylerin ıslanabilirlik özellikleri temas açısı ölçümleriyle belirlenmiştir. Plazma nitrürlenmiş ve paket borlanmış paslanmaz çelik numunelerin hidrofobik özellikte olduğu, en yüksek su temas açısı değeri 950 °C'de 6 saat borlanmış numunelerden yaklaşık olarak 129° olduğu belirlenmiştir. Kaplama işleminden sonra elektrokimyasal özelliklerin belirlenmesi için açık devre potansiyeli (OCP) ve potansiyodinamik polarizasyon deneyleri laboratuvar şartlarında hazırlanan yapay vücut sıvısı (SBF) içerisinde yapılmıştır.  Elektrokimyasal sonuçlara göre, hem nitrürlenmiş hem de borlanmış numunelerde makul bir korozyon direnci elde edilmesine karşın, en yüksek korozyon direnci işlemsiz numunelerde görülmüştür.  Elde edilen korozyon deney sonuçlarına göre, plazma nitrürlenmiş numunelerin korozyon direncinin, paket borlanmış numunelerden daha yüksek olduğu sonucuna varılmıştır.