elmas benzeri karbon kaplamanin implant ustyapi parcalari arasi galvanik korozyona etkinliginin...

8/3/2019 Elmas Benzeri Karbon Kaplamanin Implant Ustyapi Parcalari Arasi Galvanik Korozyona Etkinliginin Incelenmesi Effici

1/119


2/119

T.C.UKUROVA NVERSTES

SALIK BLMLER ENSTTSPROTETK D TEDAVS

ANABLM DALI

ELMAS BENZER KARBON KAPLAMANIN MPLANT

STYAPI PARALARI ARASI GALVANK

KOROZYONA ETKNLNN NCELENMES

Dt. Ahmet ZKMR

DOKTORA TEZ

DANIMANI

Do. Dr. Tolga AKOVA

Bu Tez ukurova niversitesi Bilimsel Aratrma Projeleri tarafndan DHF2006D3

nolu proje olarak desteklenmitir.

Tez No:


3/119

ADANA 2008

KABUL VE ONAY FORMU

ukurova niversitesi Salk Bilimleri Enstits

Protetik Di Tedavisi Anabilim Dal doktora program erevesinde yrtlm

olan Elmas Benzeri Karbon Kaplamann mplant styap Paralar Aras Galvanik

Korozyona Etkinliinin ncelenmesi. adl alma aadaki jri tarafndan Doktora

Tezi olarak kabul edilmitir.

Tez Savunma Tarihi: 24.12.28

Do. Dr. Tolga AKOVAukurova niversitesi

Jri Bakan

Prof. Dr. Mehmet ERBL Do. Dr. Hakan TERZOLUukurova niversitesi Ankara niversitesi

Do. Dr. H. Ouz YOLDA Yrd. Do. Dr. Yurdanur UARukurova niversitesi ukurova niversitesi

Yukardaki tez, Ynetim Kurulunun ....................... tarih ve ................ sayl karar ile

kabul edilmitir.

Prof. Dr. Halil KASAPEnstit Mdr


4/119

iii

TEEKKR

Tezimin balangcndan bitim aamasna kadar sabrla beni destekleyen, deerli bilgi

ve deneyimleriyle bana yol gsteren tez danmanm Do. Dr. Tolga AKOVAya tavsiyelerive gsterdii hogrden dolay,

Engin bilgilerini ve tecrbelerini hibir zaman esirgemeyen ve elektrokimyasal

testlerin uygulanmasna imkan tanyan tez jrimin deerli yesi sayn hocam Prof. Dr.

Mehmet ERBLe

Tezim ile ilgili dzeltmeler srasnda ok kymetli akademik yardmlarn ve desteini

esirgemeyen tez jrimin deerli yesi sayn hocam Do. Dr. Hakan Terzioluna

Mesleki eitimim ve Doktora eitimim sresince deerli bilgilerini benden hibir

zaman esirgemeyen ve kendisinden ok ey rendiim sayn hocam Prof. Dr. Hakan

UYSALa,

Tezim ile ilgili salam olduklar akademik yardmlardan ve Argonne

Laboratuarlarnda gerekletirilen test rneklerinin Elmas Benzeri Karbon kaplanma

ilemlerinde verdikleri desteklerden dolay Prof. Dr. Ali ERDEMR ve Do. Dr. O. Levent

ERYILMAZa

Fikirleriyle almamza k tutan ve manevi desteini her zaman hissettiim tez

jrimin deerli yesi sayn hocam Do. Dr. H. Ouz YOLDAa

Test rneklerimin hazrlanmasnda en kritik anlarda desteini ve yol gsterici

fikirlerini esirgemeyen sayn hocam Do. Dr. Mehmet KRKye

almalarm srasnda verdii akademik destek ve yardmlarndan dolay Yrd. Do.

Dr. Yurdanur ANLI UAR a

Exact cihaznn kullanmndaki yardmlarn, ihtiyacm olduunda her trl desteini

ve vaktini esirgemeyen sevgili arkadam r.Gr. Dr. M. Emre BENLDAYIya

SEM rneklerinin hazrlanmasnda desteini ve vaktini esirgemeyen sevgili arkadam

Dr. Ula GRMEZe

ukurova niversitesi Fen Edebiyat Fakltesi Kimya Blmndeki testlerin

uygulanmas srasnda yardmlarndan dolay Ar.Gr. Ramazan SOLMAZ ve Ar.Gr. Baak

MERTe

Manevi destekleri ve zor anlarmdaki yardmlaryla her zaman yanmda olan sevgili

arkadalarm Dr. Sunay FIRAT, Dr. A. ehnaz , Dt. Neslin AYTUTULDU, Dt. Cengiz

DNDAR ve Dt. Orhun EKRENe


5/119

iv

yi gnde ve kt gnde her zaman desteini ve sevgisini hissettiren, doktora eitimim

sresince her trl skntm paylaan, sevgili eim Dt. Anelise VIECELI ZKMRe bana

gsterdii sabr ve hogrden dolay,

Bugnlere gelmemde en byk destekim olan, olaan st sabr ve hogrsyle

hakkn asla deyemeyeceim biricik Anneme

Sevgi, sayg ve tm itenliimle,

TEEKKR EDERM.


6/119

v

NDEKLER

Kabul ve Onay ii

TEEKKR iii

NDEKLER v

EKLLER DZN viii

ZELGELER DZN x

SMGELER VE KISALTMALAR DZN xi

ZET xii

ABSTRACT xiv

1. GR 1

2. GENEL BLGLER 4

2.1.Dental mplant 4

2.1.1. Dental mplantlarn Tarihesi ve Geliimi 4

2.1.2. Dental mplantlarda Kullanlan Materyaller 6

2.1.2.1. Titanyum 6

2.2. Dental mplant st Restorasyonlarda Kullanlan Metaller 10

2.2.1. Dental Metal ve Alamlarda Terminoloji 10

2.2.2. Dental Alamlarn Snflandrlmas 10

2.2.2.1. Soy Metal Alamlar 12

2.2.2.2. Baz Metal Alamlar 13

2.3. Korozyon 15

2.3.1. Korozyon eitleri 23

2.3.1.1. niform Korozyon 23

2.3.1.2. ukurcuk Korozyonu 232.3.1.3. Aralk Korozyonu 24

2.3.1.4. Srtnme ve Erozyon Korozyonu 25

2.3.1.5. Taneler aras Korozyon 25

2.3.1.6. Gerilme Korozyonu 26

2.3.1.7. Mikrobiyal Korozyon 26

2.3.1.8. Galvanik Korozyon 27

2.3.1.8.1. Galvanik Korozyondan Korunma 30


7/119

vi

2.3.1.8.1.1. Malzeme Seimi 30

2.3.1.8.1.2. Uygun Tasarm 30

2.3.1.8.1.3. Ortamn Saldrganlnn Giderilmesi 30

2.3.1.8.1.4. Yzey Kaplamalar 31

2.3.1.8.1.5. Elektrokimyasal Yntemler 31

2.3.1.8.2. Galvanik Korozyon Test Metotlar 32

2.3.1.8.2.1. Potansiyodinamik Polarizasyon

Testleri 34

2.3.1.8.3. Galvanik Korozyonun Di Hekimlii

Asndan nemi 36

2.4. Elmas Benzeri Karbon ( DLC ) 402.4.1. DLCnin Yap ve zellikleri 40

2.4.2. DLCnin Biyomedikal Kullanm Alanlar 47

2.4.3. DLC Kaplama Teknikleri 48

2.4.3.1. PECVD Depozisyon Teknii 48

2.5. Dental mplant st Restorasyonlarda Marjinal Uyum 50

3. GERE VE YNTEM 51

3.1. Elektrokimyasal ncelemeler 513.1.1. Elektrokimyasal Test rneklerinin Hazrlanmas 51

3.1.1.1. rneklerin DLC ile Kaplanmas 52

3.1.2. Test Elektrotlarnn Hazrlanmas 53

3.1.3. Elektrolit Solsyonun Hazrlanmas 54

3.1.4. Galvanik Hcrenin Hazrlanmas 55

3.1.5. Elektrokimyasal lmler 56

3.1.5.1. Ak Devre Potansiyeli lmleri 563.1.5.2. Potansiyodinamik Polarizasyon Testi 57

3.1.5.3. Galvanik Akm lmleri 57

3.2. DLC Kaplamann Protetik Sistem zerine Etkisininncelenmesi 57

3.2.1. SEM ncelemesi in rneklerin Hazrlanmas 57

3.2.2. SEM ncelemesi 63

3.2.3. statistiksel Analiz 63

4. BULGULAR 67


8/119

vii

4.1. Elektrokimyasal Testler 67

4.1.1. Ak Devre Potansiyeli lmleri 67

4.1.2. Potansiyodinamik Polarizasyon Testi 69

4.1.3. Galvanik Akm lmleri 72

4.2. DLC kaplamann Protetik Sistem zerine Etkisinin ncelenmesi:

SEM ncelemesi 75

5. TARTIMA 79

6. SONULAR 88

7. KAYNAKLAR 89

8. ZGEM 103


9/119

viii

EKLLER DZN

ekil 2.1: Ti zerinde oluan metal oksit. 9

ekil 2.2: Kuru pil 17ekil 2.3: Volta Pilinin almas ve Basit Korozyon Reaksiyon emas 21

ekil 2.4: Metalin zelti iindeki tip 2 davranekli 22

ekil 2.5: Aralk korozyonu 25

ekil 2.6: Dental alamlarn in vitro korozyon testindeki aktif-pasif

davranlarn gsteren ematik bir potansiyodinamik polarizasyon diyagram. 35

ekil 2.7: Karbonun sekiz allotropu 41

ekil 2.8: A. Grafit (Sp2) ve B. Elmas (Sp3) balar 42

ekil 2.9: DLCnun baz formlarn gsterir faz diyagram 43

ekil 2.10: PECVD kaplama sistemine bir rnek ema 49

ekil 3.1: Elektrokimyasal test rnekleri. (Soldan itibaren) Ni-Cr, DLC kapl Ti, Ti 52

ekil 3.2: Hazrlanm elektrot 53

ekil 3.3: Kurulan galvanik test hcresinin ematik gsterimi. 55

ekil 3.4: Protetik implant paralarnn PECVD emberine yerletirilme pozisyonlar 57

ekil 3.5: DLC kaplanm Camlog Bar-Bridge Abutment 57

ekil 3.6: styap paralarnn sabitlenmesi 59

ekil 3.7: Kesit alma ilemi ncesi lam zerine yaptrlm test rnei. 60

ekil 3.8: Hassas kesme cihaz 61

ekil 3.9: rnekten kesit alma ilemi. 61

ekil. 3.10: Mikro andrma nitesi 62

ekil 3.11: Tarama Elektron Mikroskobu 63

ekil 3.12: SEM inceleme alan. 64

ekil 3.13: SEM grntlerinde marjinal uyum incelemesi. 65

ekil 4.1: Ti elektrotun Ag-AgCl referans elektrota karn ak devre

potansiyel / zaman grafii. 67

ekil 4.2: Ni-Cr elektrotun Ag-AgCl referans elektrota karn ak devre

potansiyel / zaman grafii. 67

ekil 4.3: Ti ve Ni-Cr elektrotlarn potansiyodinamik polarizasyon diyagramlar 69

ekil 4.4: Potansiyodinamik polarizasyon diyagramndaki inceleme yntemi. 71


10/119

ix

ekil 4.5: Titanyum elektrotun platinyum elektrot ile iftlendiindeki

akm / zaman grafii. 73

ekil 4.6: Ni-Cr elektrotun platinyum elektrot ile iftlendiindeki

akm / zaman grafii. 73

ekil 4.7: Ti abutment zerine uygulanm DLC kaplamann SEM grnts. 74

ekil 4.8: Grup 1 ( altn / titanyum ) rnek SEM grnts. 76

ekil 4.9: Grup 2 ( Ni-Cr / titanyum ) rnek SEM grnts. 76

ekil 4.10: Grup 3 ( Ni-Cr / DLC ) rnek SEM grnts. 77


11/119

x

ZELGELER DZN

izelge 2.1: CpTi ve Ti alamlarnn % arlk bileenleri. 7

izelge 2.2: Dental metal alamlarn ADA snflandrmas. 11izelge 2.3: Dental metal alamlarn Naylor snflandrmas. 11

izelge 2.4: Deniz suyu iin galvanik seri. 29

izelge 2.5: Elmas, Grafit ve DLC Malzemelerin zellikleri 45

izelge 3.1: Elektrokimyasal test rneklerinde kullanlan alamlarn

kimyasal bileimi. 51

izelge 3.2: SEM rneklerde kullanlan alamlarn kimyasal ierikleri. 58

izelge 3.3: SEM analizi rnek gruplar. 59izelge 4.1: Test elektrotlarnn ak devre potansiyel deerleri. 66

izelge 4.2: Test elektrotlarnn platinyum elektrot ile iftlendiklerindeki

en dk akm deerleri. 72

izelge 4.3: rneklere ait marjinal aralk deerleri. 75


12/119

xi

SMGELER VE KISALTMALAR DZN

DLC: Elmas Benzeri Karbon

SEM: Tarayc Elektron MikroskobuNi-Cr: Nikel Krom

Co-Cr: Kobalt Krom

Cp Ti: Ticari Saf Titanyum

SCE: Doymu Kalomel Elektrot

Ag/AgCl: Gm-Gm Klorr

Ekor: Korozyon Potansiyeli

EI0: Sfr Akm Potansiyeli

igalv: Galvanik Akm

ikor: Korozyon Akm Younluu

Epp: Primer Pasif Potansiyeli

E: znme Potansiyeli

EDX: Enerji Datml X In Spektroskopisi

a-C: Amorf Karbon

a-CH: Hidrojenize Amorf Karbon

ta-C: Tetragonal Amorf Karbon

ta-CH: Hidrojenize Tetragonal Amorf Karbon

CVD: Chemical Vapour Deposition

PVD: Phisical Vapour Deposition

PECVD: Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition


13/119

xii

ZET

Elektrokimyasal olarak uyumsuz olan metallerin oral kavitede direk temas

halinde kullanlmalar galvanik korozyon oluumuna neden olabilir.

Ni-Cr alamlar, sahip olduklar mekanik diren, hijyenik tasarmlara

uygunluklar, zellikle ekonomik olmalar ve kolay ulalabilir teknisyenlik hizmeti

gibi iyi zellikleri sayesinde di hekimliinde ok yaygn olarak

kullanlmaktadrlar.

Gnmzde bir dental implant malzemesi olan titanyum ile protetik st

yap alam olan Ni-Cr alamlar arasndaki galvanik korozyon problemini

ortaya koyan birok rapor bulunmaktadr.

Elmas Benzeri Karbon (DLC), elmas ve grafit gibi kristal yapl karbonlarla

yaran baz ilgin zelliklere sahip amorf bir karbon yapsdr.DLC kaplamannok saydaki st dzey zellii gz nnde bulundurulduunda, DLC kaplamann

elektrokimyasal olarak uyumsuz metaller arasnda meydana gelen galvanik

korozyon sorununa bir zm yaklam olarak kullanm incelenmelidir.

Bu almann amac, 1) mplant st protetik yap materyali seeneklerinden

olan Ni-Cr alam ve dental implantlarn imal edildii titanyum metali arasndaki

galvanik korozyon davrannn deerlendirilmesi 2) Titanyum alt yap zerine

uygulanan Elmas Benzeri Karbon (DLC) kaplanmann Ni-Cr st yap ile Titanyum

alt yap arasndaki muhtemel galvanik korozyon davranna etkisinin incelenmesi 3)

mplant altyap zerine uygulanan DLC kaplamann st ve alt yap ara yzeyinde ve

protetik sistemin btnnde meydana getirecei etki tarayc elektron mikroskobu

incelemesi (SEM) ile deerlendirilmesidir.

5mm apnda ve 3mm kalnlnda 5 adet Ni-Cr ve 10 adet Ticari Saf Tidisk ekilli rnekler hazrlanmtr. Ti disklerden 5 tanesi DLC kaplanmak zere

ayrlm ve PECVD teknii ile DLC kaplanmtr. rnekler bakr tel ile

lehimlenerek, epoksi rezin ierisine gmlmlerdir. Hazrlanan elektrotlarn

yzey ilemlerinin tamamlanmasn takiben, elektrotlarn ak devre potansiyeli

lmleri, platin elektrota karn meydana gelen galvanik akm lmleri yaplm

ve potansiyodinamik polarizasyon diyagram elde edilmitir.


14/119

xiii

SEM incelemesi iin 30 adet Bar-Bridge abutment zerine 10 adet altn alam

ve 20 adet Ni-Cr alam protetik st yap dklmtr. Takiben, 10 adet abutment ve

10 adet sabitleme vidas PECVD teknii ile DLC kaplanmtr. Protetik styap

paralar sabitlendikten sonra rezin ierisine gmlmlerdir. Daha sonra rnekler

ortadan iki paraya ayrlacak ekilde kesitler elde edilmitir. Elde edilen kesitler

srasyla 500, 800, 1200, 2500 gritlik SiC zmpara katlar ile yzey muamelesine

tabi tutulmutur. Yzey ilemleri tamamlanan rneklerden SEM ile x1000

bytmede grntler alnmtr. Takiben Elde edilen SEM grntlerinin, orta

blgelerindeki 50m uzunluundaki bir alan seilerek 5m aralklar ile 11 adet

marjinal aralk lmleri gerekletirilmitir. Daha sonra veriler istatistiksel olarak

analiz edilmitir.Elektorkimyasal testlerin sonular, titanyumun daha nikel-kroma gre

elektrokimyasal olarak daha kararl ve daha soy karakter sergileyen bir metal

olduunu ortaya koymaktadr. Bu durum dolays ile, titanyum ve Ni-Cr alamlar

az ierisinde beraber kullanldklarna galvanik korozyon olgusuna sebep

olabilirler. Uygulanan DLC kaplama katot elektrot yzeyinde yaltkan bir tabaka

meydana getirdii iin galvanik iftlemeyi engellemektedir.

SEM incelemesi sonucunda altn alam styap / titanyum abutment protetikikilisinin marjinal aklk deerlerinin, Ni-Cr alam styap / titanyum abutment ve

Ni-Cr alam / DLC kapl abutment ikililerinin marjinal aklk deerlerinden daha

dk olduu belirlenmitir. Dolays ile DLC kaplamann protetik sistemin

btnl zerine herhangi bir olumsuz etkisi bulunamamtr.


15/119

xiv

ABSTRACT

Galvanic corrosion is the term used for the accelerated attack occurring on

a less noble metal when electrochemically dissimilar metals are in electrical contact

within a liquid or corrosive environment.

Multi-metallic dental construction assemblies bring different composition of

metals into physical contact inside the mouth, which may lead to galvanic

corrosion problems due to infiltration of saliva into the structures.

Ni-Cr alloys continue to be used successfully to construct conventional

prosthetic restorations and superstructures over dental implants due to some of

their superior properties such as; low cost, excellent mechanical strength, good

castability, good adherence to ceramic layer and availability to construct hygienic

superstructure designs.

Several investigations have been focused on the galvanic corrosion

phenomena of titanium when coupled with various dental alloys. Results of these

studies advocate that, there may occur a galvanic interaction when Ti coupled with

Ni-Cr alloy.

As a protection method for galvanic corrosion; it is known that if dissimilar

metals in the same electrolyte are insulated from each other by suitable electrical

insulators, current flow is prevented and galvanic corrosion could be minimized or

avoided.

Diamond-Like Carbon (DLC) films are amorphous carbon based coatings

containing sp2 and sp3 bonded carbon atoms with varying hydrogen

concentrations. Their significantly high concentration of sp3 carbon bonds confers

valuable diamond-like properties.Considering the excellent properties of DLCcoatings, especially electrical insulation and corrosion resistance, DLC coating

should be investigated as a protective film for galvanic corrosion problem between

electrochemically dissimilar metals.

The purpose of this study is, (i) to evaluate the galvanic corrosion behavior

between titanium implant alloy and nickel-chromium implant superstructure alloy.

(ii) to investigate the effect of diamond-like carbon coating over titanium on galvanic

corrosion behavior between titanium alloy and nickel-chromium alloy. (iii) to


16/119

xv

evaluate the effect of diamond-like carbon coating over titanium abutment on the fit

and integrity of prosthetic assembly by scanning electron microscopy.

Five nickel chromium and 10 titanium disc shaped specimens were prepared

with the diameter of 5mm and thickness of 3mm. DLC coating was done over 5

titanium discs with PECVD technique. A copper wire was connected on one side of

the samples and embedded in epoxy resin. After the surface preparations of the

electrode samples open circuit potential measurements, galvanic current

measurements over platinum electrode and potentiodynamic polarization tests were

done.

For SEM evaluation, 20 Ni-Cr alloy, 10 gold alloy prosthetic superstructures

were cast and prepared over 30 bar-bridge abutments. Diamond-like carbon coatingwas applied over 10 titanium abutments. Following fixation of the prosthetic

assembly, samples were embedded in acrylic resin. After the polymerization, samples

were cross sectioned longitudinally. Surface preparations of the sectioned samples

were done with 500, 800, 1200, 2500 grid SiC papers. Following the surface

preparations, SEM photographs were taken in x1000 magnification. From the SEM

photographs marginal gap measurements were carried out. Results were statistically

analyzed.Results of the electrochemical tests shows that, titanium is a more noble and

electrochemically stable metal according to Ni-Cr alloy. Hence, the use of this alloys

in conjunction in oral cavity may cause galvanic corrosion. DLC coating over the

cathode electrode serves as an insulating film layer over the surface and avoids

galvanic coupling.

Results of the SEM evaluation indicated that, marginal gap values of gold

superstructure / Ti abutment prosthetic assembly were significantly lower than theNi-Cr superstructure / Ti abutment and Ni-Cr superstructure / DLC coated Ti

abutment prosthetic assemblies. Hence, no adverse effect has been found on

application of diamond-like carbon coating.


17/119

1

1. GR

Kemik ii oral implant uygulamalarnn ana hedefi osseointegre implantlar ve

bunlardan destek alan implant-st protezler ile her trl disizliin rehabilitasyonudur.

Dental implant protezler, sabit bir altyap ve birok paradan meydana gelen

styap ksmlarna sahiptirler. st yapdaki bu komponentlerin arasnda mikro boluklarn

bulunmas kanlmazdr. Tkrk, bu yaplar arasna penetre olduka farkl alamlar

elektriksel temas haline getirir. Farkl alamlarn sahip olduklar potansiyel farklar nedeni

ile galvanik-hcre meydana gelir. Birbirleri ile uyumsuz olan metallerin oral kavitede direk

temas halinde kullanlmalar ise galvanik korozyon oluumuna neden olabilir 1.

Dental implant styap materyali olarak altn alamlar, titanyum alamlar,

paladyum alamlar, kobalt-krom alamlar ve nikel-krom alamlar sklkla

kullanlmaktadr.

Altn alamlar, mkemmel biyo-uyumluluklar, korozyon direnleri, mekanik

zellikleri, styapda pasif oturmay salama amacyla uygulanan lehim ileminin kolayl

ve yksek dklebilirlikleri gibi st dzey zellikleri nedeni ile implant styap materyali

olarak en ok tercih edilen alamlardr. Ancak altn alamlarnn yksek maliyetleri

daha ekonomik styap seeneklerini gndeme getirmitir.Gm-paladyum (Ag-Pd), kobalt-krom (Co-Cr), titanyum (Ti) ve nikel-krom (Ni-

Cr) gibi alternatif alamlar temelde ekonomik nedenlerle di hekimliinde

kullanlmaktadr2. Bu alamlar, altn alamlarna kyasla daha ekonomiktirler. Sahip

olduklar iyi mekanik zelliklere ramen, Kobalt-Krom (Co-Cr) ve Nikel-Krom (Ni-Cr)

alamlarnn biyo-uyumluluklar ve korozyon direnleri endie verici konulardr 3.

Soy metal alamlara kyasla daha ekonomik bir seenek olarak grlen Ti

alamlarn, allabilirlii dktr ve pasif-oturma salanmas amacyla gerekli olanlehim ilemi iin lazer-kaynak tekniine ihtiya duyarlar. Lazer-kaynak teknii

pahaldr, dental teknisyenlik hizmeti yaygn deildir ve ok niteli styaplarda

kullanm zaman alc bir prosedr olabilir.

Altn alamlarnn yksek maliyetleri ve titanyum alamlarn pahal ve

ulalmas zor olan lazer-kaynak lehim teknii, implant styap materyali olarak bu

problemlerin karlalmayaca alamlarn kullanlmas gereksinimini dourmutur 3.


18/119

2

Ni-Cr alamlar, sahip olduklar mekanik diren, hijyenik tasarmlara

uygunluklar, zellikle ekonomik olmalar ve kolay ulalabilir teknisyenlik hizmeti gibi

iyi zellikleri sayesinde di hekimliinde ok yaygn olarak kullanlmaktadrlar 3.

Di hekimliinin ilgi alan olan az ortam, adeta korozyon olmas iin

yaratlmtr. Korozyon, evrenin etkisiyle bir maddenin yzeyinden balayarak

bozunmas olarak tarif edilebilir 55. Galvanik korozyon ise, koroziv bir ortamn

mevcudiyetinde elektrokimyasal olarak uyumsuz metaller direk temas halinde

kullanldklarnda oluan daha az soy olan metal zerindeki hzlanm ataktr 4.

nsan tkr inorganik ve organik kaynakl karmak ve deiken bir

karmdan oluur 5. Klor gibi agresif iyonlar, ortamdaki oksijen, ineme kuvvetleri,

pHdaki deikenlikler ve scaklk deiimleri korozyon iin uygun bir ortamhazrlarlar. Yeterli korozyon direnci bulunmayan metallerin az ortam ierisinde

kullanlmas, kabul edilemeyecek renklenmeler, yzey przlenmesi ve maddenin

zelliklerinin olumsuz etkilenmesi gibi olaylar meydana getirebilir. Bunun yan sra

korozyon rnleri biyolojik sistemi olumsuz etkileyebilir6,7.

Di hekimliinde Co-Cr, Ni-Cr, Ni-Ti, altn alamlar, platin alamlar,

paladyum alamlar, titanyum veya amalgam gibi birok eitli metaller

kullanlmaktadr. Az ii restorasyonlarda kullanlan bu metal alamlarn bazlar uana kadar yaplm almalarda belirlendii zere, tkrk etkisi ile korozyona

uramaktadrlar 8-17.

Gnmzde bir dental implant malzemesi olan titanyum ile protetik st yap

alam olan Ni-Cr alamlar arasndaki galvanik korozyon problemini ortaya koyan

birok rapor bulunmaktadr 1,3,18-20.

Elmas Benzeri Karbon (Diamond-like Carbon - DLC), elmas ve grafit gibi

kristal yapl karbonlarla yaran baz ilgin zelliklere sahip amorf bir karbon yapsdr.

Biyomedikal uygulamalar iin kullanlan DLC kaplama, elektrik yaltm, yzey

przszl, dk srtnme direnci, yksek anma direnci, yksek sertlii, yksek

korozyon direnci, ve biyo-uyumluluu gibi mkemmel zellikleri sayesinde son yllarda

aratrmaclar iin cazip bir ilgi oda olmutur 21-27.DLC kaplamann ok saydaki st dzey zellii gz nnde

bulundurulduunda, DLC kaplamann elektrokimyasal olarak uyumsuz metaller


19/119

3

arasnda meydana gelen galvanik korozyon sorununa bir zm yaklam olarak

kullanm incelenmelidir.

Bu almada,

1) mplant st protetik yap materyali seeneklerinden olan Ni-Cr alam

ve dental implantlarn retiminde kullanlan titanyum metali arasndaki

galvanik korozyon davran deerlendirilecektir.

2) Titanyum alt yap zerine uygulanan Elmas Benzeri Karbon (DLC)

kaplanmann Ni-Cr st yap ile Titanyum alt yap arasndaki muhtemel

galvanik korozyon davranna etkisi incelenecektir.

3) mplant altyap zerine uygulanan DLC kaplamann st ve alt yap arayzeyinde ve protetik sistemin btnnde meydana getirecei etki

elektron tarama mikroskobu (SEM) kullanlarak deerlendirilecektir.

Bu dorultuda aratrmamzn hipotezi ise, Titanyum implant dayana zerine

uygulanan elmas benzeri karbon kaplama, implant styap paralar olarak kullanlan Ti

ve Ni-Cr metalleri arasndaki muhtemel galvanik korozyonu engelleyecektir ve

uygulanan kaplama protetik paralarn oturumunu bozmayacaktr. eklindebelirlenmitir.


20/119

4

2. GENEL BLGLER

2.1. Dental mplant

Vcut iersine yerletirilerek bir doku veya organn ilevini yerine getiren yapay

cisimlere medikal bilimlerde implant ad verilir. Szck kkeni olarak implant,

Latince implantare, bitki ekmek fiilinden tremitir. Az iersinde di kk ilevini

grmek zere yerletirilen yapay malzemelere de dental implant denilmektedir. Dental

implant; sabit veya hareketli proteze destek ve tutuculuk salamak amacyla mukoza

ve/veya periost tabakasnn altna ve/veya ene kemiinin iine yerletirilen, alloplastik

materyalden yaplm protetik bir geretir 28. Kullanlan dier eanlaml isimleri, oral

implant, kemik ii implant ve endossez implant szckleridir.

2.1.1. Dental mplantlarn Tarihesi ve Geliimi

Tarihesine bakldnda, Msr ve Maya uygarlklarnda bile kaybedilen dilerin

yerine yeim ta vs. gibi suni maddelerin ene kemiine ekilerek tedavi edilmeye

alld arkeolojik bulgular ile desteklenmektedir. 1908 ylnda ABD'de Greenfield

ilk di implant patentini almtr. Geen yzyln ortalarna kadar birok dihekimi

gnmzde kullanlan implantlara benzer uygulamalar yapmlardr. Ancak bu yaklamve abalarn hepsi deneye dayal uygulamalar olarak kalmlar ve vaka raporlarnn

tesine gidememilerdir 29. Oral implantolojideki bilimsel gelimelerin balangcn

Branemark ve Schroederin saf titanyum implantlar ile yaptklar temel almalar

oluturur 30-34. Branemark 1955 ylnda tavan tibialarnda revasklarizasyonu vital

mikroskopi ile inceleyen bir deney srasnda kemik ile titanyum arasndaki sk

adaptasyonu tesadfen fark ederek konuyu daha detayl aratrmtr. Branemark et al.35

bu fenomeni "osseointegrasyon" olarak adlandrp yaayan kemik dokusu ile titanyumimplant arasnda, k mikroskobu dzeyinde bytme ile gzlenen direkt temas olarak

tanmlamlardr. Ayn aratrclar daha sonra bu olguyu canl kemik dokusu ile

ykleme altndaki implant yzeyi arasnda direkt yapsal ve ilevsel balant tanm ile

pekitirmilerdir 36. sveli aratrclar, 1965 ylndan itibaren total disizlik vakalarnn

sabit protezler ile rehabilitasyonu amacyla uyguladklar tedavilerin sonularn 1969

ve 1977 yllarndaki iki yayn ile dihekimlii literatrne kazandrarak konunun

bilimsel platforma oturmasnda nclk etmilerdir. Balangta total disizlik


21/119

5

vakalarnn rehabilitasyonuna ynelik olarak ortaya kan osseointegre di implantlar,

zaman iersinde saptanan baarl sonularn altnda endikasyon alann

genileterek, tm di eksiklii biimlerinin tedavisini kapsar hale gelmitir. Gnmzde

osseointegre implantlarn dihekimliinde kullanm olduka yaygnlamtr. Kemik ii

oral implant uygulamalarnn ana hedefi implantlarn osseointegrasyonu ve bunlardan

destek alan implant-st protezler ile her trl disizliin rehabilitasyonudur. Herhangi

bir kemik ii implantasyon prosedrnde, kemik ile implant arasnda osseointegrasyon

olumas ve bunun korunmas, canl kemik dokusunun zelliklerine gre hassas bir

cerrahi ilem ve uygun ykleme salandnda gerekletirilebilir. Yaplan aratrmalar

implant kayplarnn byk oranda operasyonu takip eden ilk yl iersinde olduunu

gstermektedir. Kayplarn erken dnemde ortaya kmas, baarszln daha ziyadecerrahi safhada yaplan hatalara veya uygun olmayan protetik koullara bal

olabileceini dndrmektedir. Ancak kesin olan cerrahi uygulama tekniinin implant

baar veya baarszln direkt olarak etkilediidir ki bu da cerrahi safhann implant

uygulamalarndaki nemini ortaya koymaktadr. mplantasyondan sonra, konak blgede

istenen kemik cevab remodelasyondur. Kemik cevabndaki ilk aama, balangta

implant evreleyen cansz dokularn telafisidir. Nekrotik implant korteksinin kemik

onarm; yeterli sayda hcrenin varl, bu hcrelerin yeterli ekilde beslenmesi vekemik onarm iin yeterli stimulusun bulunmasna baldr.

Protetik yklere maruz kalacak olan bir implantta, kemik ile temas alannn

olabildiince fazla olmas, uzun dnemde baary artrc bir faktrdr. Temas alann

artrmann yollarndan birisi de, anatomik artlar elverdii lde en uzun ve en geni

apl implantn seilmesidir. mplant uygulamalarnn temel artlarndan bir dieri,

kemik iine yerletirilen implantn her ynden kemik ile evrelenmesidir. Dolays ile

ene kemiklerinin anatomik artlarndan olabildiince yararlanmak, hem primerstabiliteyi, hem de fonksiyon srasnda okluzal kuvvetlere kar direnci artrc bir unsur

olarak karmza kmaktadr.


22/119

6

2.1.2. Dental mplantlarda Kullanlan Materyaller

Dental implantlarn yapmnda seramikler, polimerler, metaller gibi ok eitli

maddeler kullanlmtr 37.

mplant uygulamalarnda monokristal safir, alminyum oksit ve Ti6Al4V

alamlarn yan sra en ok kullanlan materyal saf titanyum olmutur. Yzey

zelliklerine gre ele alndnda cilal saf titanyum, titanyum plazma sprey veya

hidroksiapatit kapl implantlar karmza kmaktadr.

Al2O3, paslanmaz elik vb. birok materyal ile balangta osseointegrasyonu

elde etmek mmkndr 38. nemli olan yklenecek bu materyallerin fiziko-kimyasal

yapsal zelliklerini devam ettirmeleridir. rnein paslanmaz elik vcut svlar ile

temas halinde olmas durumunda korozivdir. Albrektsson et al.39, ticari saf titanyumun(Cp Ti) bir ka yz angstrm kalnlnda proteoglikan bir tabaka ile evrili olduunu

gstermitir. Titanyum oksit yzeyi implant iin koruyucu bir tabakadr. Tantalum,

niyobyum gibi metallerin de vcutta titanyum gibi kabul grdkleri bilinmektedir ancak

bu alanda uzun dneme ait bilimsel verileri olan ve en iyi dkmante edilmi metal,

titanyumdur.

2.1.2.1. TitanyumDental implantlarn retiminde genellikle ticari saf titanyum ve Ti6Al4Va

alam kullanlr. Oksijen ierikleri farkllk gsteren drt tip CpTi bulunur 40,41

(izelge 2.1). En fazla oksijen iereni %0,4 ile CpTi tip 4 tr. erikte bulunan nitrojen,

karbon, hidrojen ve demir oranlar titanyum tipleri aras byk farklar gstermez. Minr

elementlerin oranlarndaki ufak deiiklikler alamlarn mekanik ve korozyon

zelliklerini belirgin biimde deitirebilir 42.


23/119

7

izelge 2.1: CpTi ve Ti alamlarnn % arlk bileenleri 41.

N C H Fe O Al V Ti

CpTi, Tip1 0,03 0,1 0,015 0,02 0,18 - - Denge

CpTi, Tip2 0,03 0,1 0,015 0,03 0,25 - - Denge

CpTi, Tip3 0,05 0,1 0,15 0,03 0,35 - - Denge

CpTi, Tip4 0,05 0,1 0,15 0,05 0,40 - - Denge

Ti6Al4V 0,05 0,08 0,012 0,25 0,13 5,5-6,5 3,5-4,5 Denge

Titanyum atom numaras 22 olan ve periyodik cetvelde 4.grupta yer alan bir

metaldir. lk olarak 1789da W. Gregor tarafndan tanmlanmtr. Yer kabuunun

%0,6sn oluturan titanyum en yaygn bulunan onuncu elementtir 43.

Brinell sertlii 100 kg/mm2 ve younluu 4.507 g/cm3 tr. Yksek dayankll

ve dk zgl arl ile uak ve uzay endstrisinde, optik alanda ve saat yapmnda

kullanlr 43,44.

Titanyum, oda scaklnda hegzagonal (alfa) evresi olarak isimlendirilen

kristal bir yapya sahiptir. 882.5Cda bu evre baka bir kristal yapya dnr ve

merkezde toplanm kbik yap (beta) evresi oluur. Alfa ve beta evreleri artan ve

azalan s deerleri ile yer deitirebilir. Farkl metaller veya elementler eklenerekyksek s evresi oda scaklnda sabitletirilebilir 45-50.

Titanyum alamlar , ve (+) alamlar olarak ayrlabilir. Alfa evresini

sabitletiren elementler; alminyum, zirkonyum, kalay, indiyum, galyum, bakr ve

hafniyumdur. Beta evresini sabitletirenler ise; vanadyum, molibden, niyobyum,

tantalum, demir ve kromdur. Bununla birlikte, saf titanyum kristal yaps ierdii

elementlerle zlebilir. Bu elementler titanyumun mekanik zellikleri zerinde nemli

rol oynar. Ayrca oksijen, azot ve hidrojen de iyonik kristal yapy etkiler45-50

.Titanyum yaklak 1700 C gibi bir erime noktasna sahiptir. Yksek erime ss

ve kimyasal tepkimesi, titanyum ve titanyum alamlarn dkmn ancak zel artlarn

yerine getirilmesi ile mmkn klar. Titanyumun dklebilirliini kstlayan bir problem

de, silika bal ve fosfat bal revetmanlarn ierisindeki elementler ile kimyasal

reaksiyona girerek dkm yzeyinde evresi ad verilen olduka sert ve krlgan bir

reaksiyon tabakas meydana getirmesidir 51-53.


24/119

8

Yksek scaklklarda titanyum; hidrojen, oksijen ve nitrojen ile reaksiyona girer.

Eer iyi kontrol edilmemi vakum ortamnda dkm yaplr ise titanyumun yzeyi

oksijenden zengin, sert, 100 m kalnlna kadar kabilen alfa tabakas ile kontamine

olur. Bu tabaka, dayankll ve ekilebilirlii olumsuz etkilerken atlaklarn

olumasna neden olur. Bu nedenle, santrifj ve vakum basncnn birlikte kullanld

gelitirilmi dkm teknikleri ile birlikte titanyum oksitten daha stabil oksit ieren zel

revetman kullanlmas gerekir. Bu amala ierisine magnezyum oksit, alminyum oksit

yada kalsiyum oksit eklenmi fosfat bal revetmanlar kullanlr 47,54-56.

stenmeyen bu krlgan yzey tabakasnn uzaklatrlmas klinik uygulamada

ok nemlidir. Bunun nedeni, bu tabakann ekilebilirlii ve yorulma dayanmn

drmesi, kron ve kprlerin marjinal adaptasyonunda bu przl tabakannuyumsuzluk yaratmas ve dkm yzeyinin ilenmesini ve parlatlmasn

zorlatrmasdr 57-59. Ancak bu tabakann yzeyden uzaklatrlmas sahip olduu

yksek sertlik nedeni ile olduka gtr 60,61.

Titanyumun ilenebilirlii, kimyasal reaktivitesi, nispeten dk termal

iletkenlii, yksek scaklklardaki yksek dayankll ve dk elastik modl gibi

isel zellikleri nedeni ile zayf olarak kabul edilir 62,63.

Titanyum reaktif bir metaldir. Hava ve sv elektrolitler ierisinde spontan olarakhzla youn bir oksit tabaka oluturur (ekil 2.1). Bu tabaka metalin znmesini

nleyici bir bariyer olarak ilev grr 64.

Hava ile temas ettiinde 1msn iinde oluan 10 kalnlndaki stabil oksit

tabakas titanyumun korozyona kar direnli olmasn salar. Mkemmel biyolojik

uyumu ve yksek korozyon direnci nedeniyle medikal uygulamalarda; ortopedide

sabitletirici implant ve kalp-damar cerrahisinde kalp kapakklar olarak ska

kullanlr

43-49

.


25/119

9

ekil 2.1: Ti zerinde oluan metal oksit.

Titanyumun korozyon direncinin dt durumlar da vardr. rnein dk pH

ve florr iyonlarnn korozyon hzn artrd bulunmutur 65.

Titanyum alamlar geometrik yaplarnda dar aralklar bulunduu durumlarda

klorr, bromr, florr veya slfat ieren zeltiler iinde lokalize saldrya maruz

kalabilirler. Bu aralklarda oluan titanyum klorr dengesizdir ve hidrolize olup

korozyon rnleri olarak hidroklorik asit ve titanyum oksit/hidroksit oluturmaya

eilimlidir. Bu aralklardaki kstl miktardaki zelti nedeniyle, ok dk pH deerleriortaya kabilmektedir. Bu koullar, alam direnci ve scakla bal olarak, ok hzl

ve aktif lokalize bir korozyon olumas iin uygun bir ortam hazrlar. Oksijen, klorr,

demir ve bakr gibi znm ve oksidasyona yol aan iyonlar, ak titanyum

yzeylerinde genel korozyonu etkili biimde inhibe etme eiliminde olmalarna ramen,

aralk korozyonunu hzlandrrlar 66.

Dental implant retiminde birok materyal kullanlmasna ramen yaklak son

30 yldr en sk tercih edilen titanyum ve alamlardr. Bu materyalin tercih edilmesinin

temel nedeni sahip olduu biyokimyasal ve fiziksel zelliklerdir. Titanyumun oksit

tabakasna proteoglikan ve glikozaminoglikan gibi doku rnleri yapr. Bunlarn

zerlerine de kollojen demetler tutunarak osseointegrasyon adm balatlm olur.

Sonu olarak; ticari saf titanyum mkemmel biyouyumluluu, korozyon direnci,

hafiflii gibi st dzey zellikleri sebebiyle protetik restorasyonlarda artarak

kullanlmaktadr. Dkm problemlerini zmek iin youn aratrmalar yaplm ve

dkm titanyum protezlerin kalitesi artrlmtr 67,68. Ancak titanyumun di


26/119

10

hekimliinde kullanmnn tamamen baarl olarak deerlendirilmesi iin halen

almas gereken baz engeller mevcuttur.

2.2. Dental mplant st Restorasyonlarda Kullanlan Metaller

2.2.1. Dental Metal ve Alamlarda Terminoloji

Soy Metal Alamlar:

Bu terim kimyasal yaps ve ierii nedeniyle oral kavite iinde korozyona ve

oksidasyona direnli metaller iin kullanlr. Bunlar; altn (Au) ve platin grubu metaller;

paladyum (Pd), iridyum (Ir), osmiyum (Os), rodyum (Rh) ve gmtr (Ag). Ancak

gm oral kavitede gsterdii reaksiyondan dolay soy metal kabul edilmez 40,69-70.Soy Olmayan Metal Alamlar:

Okside olan metal alamlarn ierir. Bu terim kymetsiz yada baz metal

alamlar terimleri yerine kullanlabilir 69,70.

Kymetli Metal Alamlar:

Soy metallerin hepsi kymetli metaller olarak kabul edilir. Oysa btn kymetli

metaller soy deildir. Bunlarn iinden altn, platin, paladyum ve gm dental

alamlar iinde nemlidir. Bu yzden dihekimliinde, kymetli metal alamlarterimi yerine soy metaller terimi kullanlr 69,70.

Kymetsiz Metal Alamlar:

Ticari deeri greceli olarak dk ve kolaylkla bulunabilen metal veya

alamlar iin kullanlan bir terimdir. Baz metal ve alam terimi teknik olarak daha

uygun olduu halde bu terim yaygn kullanlr 69,70.

Baz Metal Alamlar:

Soy olmayan veya deerli olmayan metaller ve alamlar iin kullanlan birterimdir 40,69,70.

2.2.2. Dental Alamlarnn Snflandrlmas

Dental alamlarn snflandrlmasnda birok yntem mevcuttur. En sk

kullanlanlar, 1984 ylnda Amerikan Dihekimlii Birlii (Council on Dental

Materials, Instruments and Equipment of the American Dental Association) tarafndan


27/119

11

hazrlanan ADA snflandrmas ve bu snflandrmaya alternatif olarak yaplan Naylor

snflandrmasdr 69,70. ADA snflandrmas izelge 2.2de gsterilmitir.

izelge 2.2: Dental metal alamlarn ADA snflandrmas.

Snflandrma erik

Yksek oranda soy Soy metal ierii %60 (altn, platin, paladyum) ve altn %40

Soy Soy metal ierii %25 (altn, platin, paladyum)

Baz Soy metal ierii < %25 (altn, platin, paladyum)

ADA snflandrmasnn dezavantaj farkl kompozisyondaki alamlarn ayn

grupta yer almasdr. Naylor snflandrmasnda ieriine gre soy ve baz metal

alamlar olmak zere iki ana grup ve bunlarn alt gruplar vardr 69. Snflandrmada

metal ierii arlka %0-33 arasnda ise dk, %34-66 ise orta, %67-100 arasnda ise

yksek deerini almaktadr. Sz konusu bu arlka yzdesel snflandrma sadece

alam ierisindeki birincil elementler iin uygulanmaktadr. Naylor snflandrmas

izelge 2.3de gsterilmitir.

izelge 2.3: Dental metal alamlarn Naylor snflandrmas.

Soy Metal Alamlar Altn-platin-paladyum

Altn-paladyum-gm (Yksek gm)

(Dk gm)

Altn-paladyum

Paladyum-gmYksek paladyum Yksek paladyum-kobalt

Yksek paladyum-bakr

Yksek paladyum-gm-altn

Baz Metal Alamlar Nikel-krom Berilyumlu

Berilyumsuz

Kobalt-krom

Dier sistemler


28/119

12

2.2.2.1. Soy Metal Alamlar

Altn-Platin-Paladyum (Au-Pt-Pd) Alamlar

eriinde %75-88 altn, %11 paladyum, %8 platin ve eer eklenmise %5

gm bulunur. Baz metallerden indiyum, demir, kalay ve inkoyu eser miktarda ihtiva

eder. Avantajlar; mkemmel seramik balants, dklebilirliklerinin ok iyi olmas,

bitim ve uyumlama kolayl, okluzal yzeyleri yeniden oluturmaya olanak vermesi,

korozyona direnli olmas ve biyolojik uyumluluu saylabilir. Dezavantajlar ise

yksek maliyet, dk sertlik (yksek anma), yksek younluk, uzun kprler iin

yetersiz elastikiyet modl ve dk erime scaklklarndan dolay dk kme

direncine sahip olmalardr 40,69,70.

Altn-Paladyum-Gm (Au-Pd-Ag) Alamlareriinde %39-53 altn, %25-35 paladyum, %12-22 gm bulunur. Daha

yksek erime scaklna sahip olduklar iin altn-platin alamna gre akma direnci

daha yksektir. Altn-platin alamlarna gre daha sert, daha ucuz ve daha yksek

elastikiyet modlne sahiptir. Ancak yksek gm ierii seramikte renklenmeye

neden olabilir. Yksek ssal genleme katsays, hidrojen absorbsiyonuna bal seramik

balantsndaki problemler ve dk korozyon direnci dier dezavantajlardr 40,69,70.

Altn- Paladyum (Au- Pd) Alamlareriinde %44-55 altn, %35-45 paladyum, %5 galyum, %8-12 indiyum ve

kalay bulunur. Altn-platin-gm ve paladyum-gm alamlarnn seramikte

renklenme ve metalin yksek ssal genleme katsaysndan ortaya kan problemleri

ortadan kaldrmak iin gelitirilmitir. Ancak baz yksek genlemeye sahip seramik

sistemleriyle uyum gstermez. Avantajlar dk younluk, balanma dayankll ve

dklebilirliinin iyi olmasdr. Akma direnci ve sertlii altn-platin-gm ve

paladyum-gm a1amlarndan daha yksek olup, korozyon direnci de yksektir.Yksek maliyet dezavantajdr 69-71.

Paladyum-Gm (Pd-Ag) Alamlar

eriinde %55-60 paladyum, %28-30 gm, indiyum ve kalay bulunur.

Dk maliyet, dk younluk, iyi seramik balants, yksek akma direnci, yksek

elastikiyet modl, ve korozyona direnli olmas avantajlardr. Dezavantajlar ise

gm ieriine bal olarak seramikte renklenmeye neden olmas, dkm ile ilgili

sorunlarnn olmas ve gaz emilim riskidir 69-71.


29/119

13

Yksek Paladyum (Pd) Alamlar

Yksek paladyum alamlar 3 grupta incelenebilir:

a. Paladyum-kobalt (Pd-Co)

En sk kullanlan yksek paladyum a1amdr. Eser miktarda seramik balants

iin okside olabilen galyum ve indiyum ierir. Avantajlar dk younluk, yksek

akma dayankll, parlatlabilirlii ve lehim kolayldr. Dezavantajlar ise kaln ve

koyu renkte oksit tabakasnn olumas, bu tabakann seramiin mavi renklenmesine

neden olabilmesi, gaz absorbsiyon riskidir. Yksek ssal genleme katsaysna sahip

seramikle daha uyumludur. Uzun dnem klinik baars hakknda bilgi yetersizdir 69-71.

b. Paladyum-bakr (Pd-Cu)

eriinde %70-80 paladyum, %9-15 bakr, %1-2 altn veya platin bulunur.Seramik balants iin, eser miktarda okside olabilen galyum, indiyum ve kalay

bulunur. Ara yzeyde koyu renkte ve kaln oksit tabakas oluturmas, yksek

scaklklara dayankllnn yetersiz olmas, kenar uyumunun ssal akma yznden

deformasyona urayarak kenar aklna neden olmas gibi dezavantajlarndan dolay

kullanmlar ok kstldr 69-71.

c. Paladyum-gm-altn (Pd-Ag-Au)

eriinde %75-86 pa1adyum, %1-7 gm, %2-6 altn ve eser miktardaseramik balants iin okside olabilen galyum ve indiyum bulunur. Maliyetleri altn

alamlarna gre daha dktr. Dk younluk, yksek scaklklara dayankll ile

akma direncinin daha yksek olmas, oksit tabakasnn ak renkte olmas gibi

avantajlara sahiptir. Ancak dier paladyum ieren alamlar gibi gaz absorbsiyon riski,

yeni metal alam olmasna bal olarak uzun dnem baarlar hakkndaki verilerin

yetersiz olmas gibi dezavantajlar vardr 69-71.

2.2.2.2. Baz Metal Alamlar

Nikel-Krom (Ni-Cr) Alamlar

Nikel-krom alamlar berilyumlu ve berilyumsuz olarak iki ana gruba ayrlr.

Berilyum dklebilirlii arttrrken yksek scaklklarda kaln oksit tabakas oluumunu

engeller. Ancak berilyumun kanserojen etkisinden dolay berilyumsuz nikel krom

alamlar kullanlmaktadr. eriinde %62-77 nikel, %11-22 krom, demir, molibden,

tantal ve bazen bor bulunur. Genel olarak nikel-krom alamlarn elastikiyet modleri


30/119

14

altn alamlarnn 2-2.5 katdr. Bu zellikleri uzun kprlerde baaryla

kullanlmasna ve ince dkm yaplabilmesine olanak salar. Dk maliyeti dier bir

nemli avantajdr. Dezavantajlar ise kontrol edilemeyen oksit tabakas, nikelin toksik

ve alerjik etkisi, yksek sertliinden dolay laboratuar ilemlerinin gldr. Altn

alamlarna gre diten uzaklatrlmas daha zordur 69-72.

Ni-Cr alamlar youn aratrmalara konu olmutur ve elektrokimyasal korozyon

analizleri korozyon zelliklerinin deerlendirilmesinde uygun bir metot olarak kendini

ispat etmitir 73.

Ni-Cr alamlarn ierisine, alamn koruyucu oksit tabaka oluturma yeteneini

arttrmak amacyla krom eklenmektedir. Alam ierisinde % 1627 orannda krom

bulunmasnn optimum korozyon direnci salanmas asndan nemi rapor edilmitir73. Ayrca Mn, Mo gibi metallerin alam ierisine eklenmesi de korozyon direncini

arttrc giriimlerdir 73,74. Daha dk seviyede krom ieren alamlar korozyon direnci

iin gerekli olan oksit filmini yeterli seviyede gelitiremeyebilirler 73,75. Espevik76,

korozyona uram nikel ve krom esasl alamlarn yzey yaplarn incelemi ve krom

orannn dk olduu durumlarda koroziv saldrnn daha ciddi olduunu

gzlemlemitir. Weber ve Fraker de yapt aratrmalarda, %80in zerinde nikel

ieren nikel alamlarnn bata aralk korozyonu olmak zere tm korozyon tiplerineileri derecede hassas olduunu belirtmilerdir 77.

Nikel-krom alamlarn yapay tkrk, yapay ter ve dengelenmi tuz gibi baz

fizyolojik solsyonlarda korozyona uradklarn gstermek amacyla elektrokimyasal

korozyon teknikleri kullanlmlardr 78-82. Ni-Cr alamlarn bazlarnn zellikle ukur

ve/veya aralk korozyonuna yatkn olduklar rapor edilmitir 73.

Benatti et al. 8, her ne kadar nikel-krom alamlarnn in-vivo ve in-vitro testlerde

ok az korozyona uradn belirtmilerse de, krom-nikelin korozyona son derecehassas bir alam olduu bilinmektedir 83,84.

Kedici et al.12 almalarnda, krom, nikel ve molibden alamlarnn korozyona

olduka direnli olduunu, ancak bileimlerindeki ufak deiikliklerin korozyon

direncini etkili biimde deitirebileceini belirtmilerdir.


31/119

15

Kobalt-Krom (Co-Cr) alamlar

eriinde %53-68 kobalt, %25-34 krom bulunur. Nikel ve berilyum iermedikleri

iin nikel-krom a1amlarna gre biyolojik stnlkleri olsa da nikel-krom

alamlarndan daha yksek sertlie sahip olduklar iin, dkm ve laboratuar almas

zorluu, kart arktaki dilerin anmasna neden olmas, daha fazla oksitlenmeleri bu

alamlarn kullanmn kstlamtr42,43,46.

2.3. Korozyon

Korozyon, kat bir materyal ile bulunduu kimyasal ortam arasndaki etkileim

sonucu, materyal yzeyinden madde kaybn, yapsal karakterindeki deiiklikleri ve

yapsal btnlnn bozulmasn ifade eden bir olaydr.Metallerin hemen hepsi doada bileik halinde bulunurlar. retilen metal ve

alamlarn ise tekrar kararl durumlar olan bileik haline dnme eilimleri yksektir.

Bu nedenle, metaller iinde bulunduklar ortamn elemanlar ile reaksiyona girerek nce

iyonik duruma, sonra da ortamdaki baka elementlerle birleerek bileik haline

dnmeye alrlar 85. Bylece, kimyasal deiime veya bozunuma urarlar. Sonuta,

metallerin fiziksel, kimyasal, mekanik ve elektriksel zelliklerinde istenmeyen baz

deiiklikler meydana gelir ve bu deiiklikler baz zararlara yol aar. Genel anlamda,ortamn kimyasal ve elektrokimyasal etkilerinden dolay metalik malzemelerde

meydana gelen hasara korozyon denir 86. Korozyon, metalik malzemelerin iinde

bulunduklar ortamla reaksiyona girmeleri sonucunda, dardan enerji vermeye gerek

olmadan, doal olarak meydana gelir.

Korozyon bir yzey olaydr. Yani metal ile ortamn temas yeri olan ara yzeyde

oluur. Metal ile elektrolitin temas etmedii blgelerde meydana gelen deiiklikler

korozyon olarak nitelendirilemez. Fakat metal - ortam ara yzeyinde oluan bazkorozyon rnleri metalik bnyeye yaylarak metal - ortam ara yzeyinden uzak bir

blgede tahribata rnein krlmaya neden olabilirler.

Sulu ortamlarda elektron verme (oksidasyon) ve elektron alma (redksiyon)

eklinde meydana gelen reaksiyonlara "elektrokimyasal reaksiyonlar" denilir. Su iinde,

atmosferde ve toprak altnda meydana gelen btn korozyon reaksiyonlar

elektrokimyasal reaksiyonlardr.


32/119

16

Oluumunu salayan reaksiyonun trne gre kimyasal ve elektrokimyasal

korozyon olmak zere iki tr korozyon olayndan sz etmek gereklidir. Kimyasal

korozyon veya kuru korozyon metal ve alamlarn gaz ortamlar iindeki

oksitlenmesidir. Ancak evremizi dolduran nemli havann sebep olduu korozyon olay

bu tarifin dndadr. Metal ve alamlarn sulu ortamlar iinde bozunmalar ise

elektrokimyasal korozyon veya slak korozyon olarak adlandrlr. Gerekte her iki

korozyon trnn de elektrokimyasal mekanizma ile olutuu bilinmektedir. Ancak

temeldeki farkszla karn kimyasal ve elektrokimyasal korozyon ayrm yerlemi

bulunmaktadr. Elektrokimyasal olayda bir elektrolite ek olarak anot ve katot ad verilen

iki elektrot rol oynar. Elektrolit iyonik iletkenlie sahiptir. Katot elektrokimyasal

anlamda daha soy olan metaldir. Elektrokimyasal korozyon olaynda gerekleen olayelektrik yk ayrm ile oluan anyon (X-) ve katyonlarn (M+) reaksiyonudur ( X- + M+

= MX ) ve ortaya kan sonu (MX) korozyon rndr.

Korozyon olayn elektrik enerjisi retiminde kullanlan pil modeli ile tarif

etmek ksalk ve aklk salar 87. ekil 2.2de grlen kuru pil elektrik ykl

paracklarn, yani iyonlarn hareketine izin veren bir elektrolit olan NH4Cl zeltisi ve

iletken iki elektrottan yani C ubuk ve Zn kaptan meydana gelir. Her iki elektrot

elektrolitle temas halindedir. Karbon ubuk ve inko kap iletken bir tel ile balanncapil elektrik enerjisi retir. Buraya kadar ksaca tariflenmi olan pil dzeni iinde

gerekleen olay kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dnmdr. inko-elektrolit

ara yzeyinde meydana gelen olay kimyasal oksitlenme ya da ykseltgenme olarak

nitelenir. Yani inko znr ve sulandrlm inko iyonlar olarak zeltiye karr.

Buna karn karbon-elektrolit ara yzeyinde meydana gelen olay kimyasal

indirgenmedir. Bu iki olayn toplam pil ierisinde gerekleen tm kimyasal

deiimdir.


33/119

17

ekil 2.2: Kuru pil

Yukardaki tarife uyan her dzen galvanik hcre olarak adlandrlr. Yzeyindekimyasal indirgenmenin olutuu elektrot, katot ve kimyasal oksitlenme yoluyla

znen elektrot ise anot olarak tanmlanr. Galvanik hcrede, yani iki metal iletken

elektrolit ierisinde temas halinde olduklarnda, sz konusu bimetalik iftte daha

elektronegatif olan metal anodik davran sergiler ve korozyona maruz kalr. Daha

elektropozitif olan metal ise katodik karakterdedir 88. Aroma ve Klarine gre galvanik

iftteki elektron ak daha aktif olan ve daha soy olan metallerin polarize olmalarna ve

potansiyellerinin birbirlerine yaklamasna sebep olur89

. Anodik olay esnasnda retilenelektronlar metalik yolu izleyerek katot-elektrolit ara yzeyine ularlar. Bu elektronlar

katodik olayda harcanarak kaybolurlar. Elektrot olaylar elektrokimyasal olaylardr.

Elektrik akmnn metal iindeki tayclar elektronlar, elektrolit ierisindeki

tayclar ise iyonlardr. Elektrik akmnn metal yol iindeki yn katottan anoda

dorudur yani elektronlarn ak ynne zttr. Bu akm pozitif akm olarak belirlenir.

Anodun znme hz hcreden geen akm ile doru orantldr.


34/119

18

imdi karbon ubuk ile inko kap arasndaki ba kestiimizi dnelim. Bu

takdirde devreden herhangi bir akm gemez. Fakat bu durum inkonun znme

hznn sfr olmasn gerektirmez. inko kaptaki ktlesel kayp ok az da olsa devam

eder. Bunun sebebi inko yzeyinde karbon ubuun roln devralacak zellikte

mikroskobik alanlarn mevcut olmasdr. O halde herhangi bir elektrolitle temas eden

metalik bir yzeyin birbirleriyle ksa devre halinde bulunan ok saydaki mikro

elektrottan meydana geldiini dnmek mmkndr. Dier bir deyile ak devre

koulu altnda meydana gelen inko znmesi bu mikro anot ve katottan kurulu

galvanik korozyon hcrelerinin faaliyetlerinden ileri gelmektedir.

Korozyonun elektrokimyasal mekanizmasn adm adm tanmlamak gerekirse,

tm faaliyet ayr olaydan meydana gelmektedir;Anodik olay: Metal atomlarnn negatif yk kaybederek iyonlamalar ve pozitif

ykl metal iyonlarnn da su moleklleri ile birleerek elektrolite karmalardr.

Anodik olay aadaki genel forml ile ifade edilir.

nH2O

e- [e-Me+] Me+ . nH2O

Daha ncede belirtildii gibi anodik olay elektron retir. Bu elektronlarn belli

bir dorultuya iletilerek uzaklatrlmalar mmkn deilse veya bu ilem yeterli hzda

gereklemez ise anodik olayn tamamen durmas veya hzndan kaybetmesi gerekir.

Katodik olay: Katodik olayn grevi anodik olayla retilen elektronlar

harcamaktr. Katodik olayn oluabilmesi iin elektron yklenebilen yani indirgenebilen

iyon veya molekllere ihtiya vardr. Bu zellikteki iyon ve moleklleri D simgesi ile

gstererek katodik olay:e- + D De-

forml ile tarif edebiliriz.

Katotta gerekleen sz konusu elektron harcanma olay iin birok ihtimal

vardr ve genellikle ortamn artlarna baldr 89. Bu ihtimallerin balcalar;

1. Katot blgelerindeki elektrolit iindeki metal iyonlar elektron alarak

indirgenebilirler.

Me+ + e- Me0 veya Me3+ + e- Me2+


35/119

19

2. Elektrolitte bulunan hidrojen iyonlar hidrojen gazna dnebilir.

2H+ + 2e- H2

3. Elektrolit ierisinde znm halde bulunan havann oksijeni hidroksil

iyonlarna indirgenebilir. Bu olay korozyondaki en nemli katodik

tepkimedir.

2H2O + O2 + 4e- 4(OH)

-

Bu olaylara redksiyon reaksiyonlar denir. Elektrolit bu durumda katotta ihtiya

duyulan iyonlar getirmeye ve anottaki korozyon rnlerini uzaklatrmaya yarar. Bu

basit elektrokimyasal hcre prensibi aslnda bir pildir 90.

Elektrik akm iletimi: Anodik ve katodik olaylar daha nce de belirtildii gibi

elektrokimyasal farklar olan mikro alanlar zerinde younlarlar. Bylece anodik vekatodik alanlar arasndaki elektrik akm baz hallerde ihmal edilemeyecek direnler ile

engellenebilir. Elektrolit iindeki elektrik akm iyonlarn hareketini gerektirir, pozitif

ykl katyonlar katoda ve negatif ykl anyonlar ise anoda ynelirler. yonlarn

hareketini engelleyici en nemli faktr metal yzeyini kaplayan tabakalardr.

Galvanik korozyon olduka karmak bir olaydr. Balca alt temel faktr

metallerin galvanik korozyonuna etki eder91.

1. Metallerin elektrokimyasal potansiyelleri2. Polarizasyon

3. Elektrot yzey alanlar

4. Diren ve galvanik akm

5. Elektrolit ortam

6. Ortamn havalandrmas, difzyonu ve agresiflii

Galvanik korozyon hcrelerinin faaliyeti metal yzeylerin elektrokimyasal

salnmlarna dayanr. Bu salnmlar dourucu etkenleri i ve d etkenler olarakincelemekte fayda olabilir. etkenler znen metalin cinsi ve i yaps ile ilikili

olanlardr. rnein ok kristalli malzemelerde tane snrlarnn elektrokimyasal tutumu

tane ilerinin tutumundan farkldr. Gerek kimyasal, gerekse yap ynnden tane

ilerinden hayli farkl olan tane snrlar daha yksek enerji seviyesine sahiptirler. Bu

nedenle tane snrlar ile tane ileri arasnda kurulabilecek galvanik korozyon

hcresinde tane snrlar anodik tutum kazanarak znrler.


36/119

20

D etkenler evre veya ortamla ilgili olanlardr. rnein, metal yzeyini yer yer

rten korozyon rnleri havalandrma durumu asndan birbirinden farkl alanlar

dourarak farkl elektrokimyasal tutumlar iin gerekli koullar hazrlarlar. ou zaman

engelleyemediimiz konsantrasyon ve scaklk farklar bu tr etkenler arasndadr.

Korozyonun meydana gelebilmesi iin, korozyon hcresi evriminin kesintisiz

almas gerekir. Yani anotdaki kimyasal deiim sonucunda meydana gelen metal

iyonlarnn zeltiye gemesi srasnda aa kan elektronlar, elektronik iletken

vastasyla katoda tanrlar. Akm, birim zamanda hareket eden elektronlarn bir ls

olduu iin ayn zamanda anotta meydana gelen kimyasal deiimin de miktarn

gsterir. Katot yzeyinde harcanan elektronlar, oksijenin (O2) hidroksil (OH-) iyonu

haline dnmesine neden olur. yonlarn sulu zelti ierisindeki hareketi sayesindeanot ile katot arasnda elektrik akm meydana gelir. Pozitif ykl iyonlar katoda,

negatif ykl iyonlar da anoda giderler. Bylece, hcre evrimi tamamlanm olur 92.

Korozyon hcresinden geen sz konusu akma "korozyon akm" denir. Korozyon

hcresinde anot reaksiyonu hz, yani korozyon hz ile katot reaksiyonunun hz

birbirine eittir. Sulu ortamda indirgenecek, yani elektron harcayacak madde yoksa

korozyon da meydana gelmez. nk anotta aa kan elektronlar harcanamaz. Baka

bir deyile; katodik olay yoksa anodik reaksiyon yani korozyon da olmaz. Ayrca; anotile katot blgeleri arasnda elektronik ban olmamas, yani elektronlarn tanamamas,

anot ile zelti veya katot ile zelti arasndaki temasn engellenmesi veya sistemde

sulu iletkenin bulunmamas durumlarnda da korozyon meydana gelmez.

Korozyona neden olan en nemli katodik etken, sulu ortamda znm oksijen

gaznn redksiyonudur. Bunu hidrojen iyonunun redksiyonu izler. Asit ortamlarndaki

hidrojen iyonu oran, znm oksijen iyonu oranndan ok daha fazladr. Bu nedenle

asidik zeltilerdeki hidrojen iyonu redksiyonu nemli bir katodik olaydr. Ayrca,sulu zeltilerde redklenebilen dier iyonlar da katodik reaksiyona neden olabilirler.

Elektrokimyasal korozyonun olabilmesi iin bazartlarn salanmas gereklidir.

ncelikle metallere temas eden nemin olmas, metallerin elektrokimyasal potansiyelleri

arasnda fark olmas, oluan akmn devreyi tamamlamas gerekir. Ksaca bir

elektrokimyasal korozyon hcresinde drt eleman bulunur. Bu elemanlar anot, katot,

metal yolu ve elektrolittir. Bu elemanlarn biri olmaz ise, korozyon olumaz.


37/119

21

Korozyon hcresine bir dier rnek olarak ekil 2.3deki bakr-inko Volta pili

verilebilir. ki metal, elektrolite daldrldnda, zeltide znme kabiliyetini

ynlendiren elektrik potansiyeline sahip olurlar. Metaller zeltide zndnde,

metal atomlar yzeyde bir veya daha fazla elektron brakarak pozitif ykl iyon

eklinde metalden ayrlrlar. Yzeyde braklan elektronlar, metal yoluyla (iletken

vastasyla) katoda eriir. Korozyon anotta olur, anodik metal elektrolitte znr.

Anoda gre daha az aktif olan ve korozyona uramayan elektron katottur. Elektronlarn

anottan katoda tand yola Metal Yolu denir. Korozyon hcresinde elektrolit

bulunmaz ise metal znemediinden iyon anodik metali terk etmez ve korozyon

olumaz.

ekil 2.3: Volta Pilinin almas ve Basit Korozyon Reaksiyon emas

Galvanik hcrede daha soy olan metalin potansiyeli kolaylkla deiiyor ise daha

aktif olan metalin potansiyel deiimi snrl olacak, galvanik korozyon daha az

gzlenecektir. Eer daha soy olan metalin potansiyeli kolayca deimiyor ise, daha aktif

olan metalin potansiyeli nemli lde deiim gsterecek ve galvanik korozyon

artacaktr 89.


38/119

22

Metaller zelti iinde genellikle iki tr davran sergilerler:

1) Tip 1: Korozyon veya anodik akm potansiyelle birlikte monotonik

olarak artar. Dier bir deyile, korozyon potansiyeli art, korozyon

hzn da artrr.

2) Tip 2: Anodik akm balangta potansiyelle birlikte ykselerek aktif

davran sergiler, sonra kk sabit bir deere kadar derek pasif

davranldr ve son olarak tekrar ykselip transpasif davran sergiler

(ekil 2.4).

ekil 2.4: Metalin zelti iindeki tip 2 davranekli

Bir alam bir zeltide tip 1 davran gsterirken, baka bir zeltide tip 2

davran sergileyebilmektedir. Bir metalin bir ortamdaki potansiyeli metal-zelti ara

yzeyindeki redksiyon-oksidasyon olaylarnn dengesinden etkilenir.


39/119

23

2.3.1. Korozyon eitleri

Deiik ortamlarda oluan korozyon olaylar birbirlerinden olduka farkllk arz

etmektedir. Pratik olarak birbirinden ayrt edilebilen korozyon trleri aada verilmitir

2.3.1.1. niform Korozyon

Metal yzeyinin her noktasnda ayn hzla ilerleyen korozyon eididir. Normal

olarak korozyon olaynn bu ekilde yrmesi beklenir. niform korozyon sonucu metal

kalnl her noktada ayn derecede incelir. En yaygn korozyon tr olarak, homojen

dalml korozyonun yol at metal kayb dier korozyon trlerine oranla yksektir.

Buna karn en az korkulan korozyon tr olduunu da belirtmek gerekir. nkhomojen dalml korozyonun hz basit laboratuar deneyleri ile saptanabilir. Bylece

saldrgan ortamlara terk edilen para ve yaplarn mrne ilikin tutarl tahminlere

ulamak mmkn olur. niform korozyon iin, koroziv ortam yzeyin tmne ayn

ekilde temas etmeli ve metalin kendisi metalrjik olarak uniform olmaldr.

2.3.1.2. ukurcuk Korozyonu

Metal yzeyinin baz noktalarnda ukur oluturarak meydana gelen korozyontrdr. Bu tip korozyon olaynda anot ve katot blgeleri birbirinden kesin ekilde

ayrlmtr. Anot, yzeyin herhangi bir noktasnda alan ukurun iindeki dar bir blge,

katot ise ukurun evresindeki ok geni bir alandr 4. Korozyon sonucu ukur gittike

byyerek metalin o noktadan ksa srede delinmesine neden olur. Bu nedenle ukur

tipi korozyon ok tehlikeli bir korozyon tr olarak kabul edilir. Toplam metal kayb

homojen dalml korozyonun aksine ok kktr. Ancak paralar ksa zamanda

delinerek kullanlmaz hale gelirler. Ayrca, ukurcuk diplerinde oluan mekanik gerilimyounlamas, dayankllk kayb yannda korozyonlu yorulma ve gerilimli korozyon

olarak bilinen atlama olaylarn balatabilir. Bozucu etkisi, yaygnl ve kontrolndeki

glkler nedeni ile ukurcuk korozyonu en korkulan korozyon trlerinin banda gelir.

ukurcuk korozyonu genellikle klor ve brom iyonlari ieren ntr ortamlarda oluur.

ukurcuk korozyonu, demir, nikel ya da krom gibi ince bir oksit tabakas ile korunan

metallerde, zellikle ortamda klorr varlnda film tabakasnn yerel olarak bozunduu

ve altndaki metalde ukurcuklar eklinde hzl bir znmenin olmas ile


40/119

24

karakterizedir93. Metalin korozyon direnci, iinde bulunduu ortamda metalin

yzeyinde oluabilen oksit tabakasnn devamllna ve koruyuculuuna baldr.

Oksitleyici, yani indirgenebilen metal iyonlarnn klorrlerini ieren ortamlar ukurcuk

korozyonu ynnden en tehlikeli olanlardr. Bu ortamlarda katodik olay, klorrlerden

kaynaklanan metal iyonlarnn indirgenmesidir. Oksijene gerek olmad gibi, oksijen

miktarnn ukurcuk korozyonuna etkisi ihmal edilebilir dzeydedir.

Genellikle bu tip korozyon, zerinde doal biimde ince oksit film tabakas

oluan baz metaller zerinde geliir. Klorr iyonlarnn ortamda var olduu durumlarda

film lokal olarak bozunur ve alttaki metal tabakasnda ukurcuklar meydana getiren

hzl bir znme oluur.

2.3.1.3. Aralk Korozyonu

Aralk korozyonu, dar aralklarda oluan bir korozyon trdr. Bu tr dar

aralklar, ierisinde durgun zelti bulunduran yerlerdir. Bu blgelere oksijen difzyonu

zordur. Aralk korozyonunun oluabilmesi iin araln, svnn ierisine girebilecei

kadar geni, ancak durgun bir blge oluturabilmesi iin de yeterince dar olmas gerekir.

Bu mesafe milimetrenin onda biri veya daha kk boluklar kadardr. Aralk

geniledike korozyon etkinliini kaybeder ve geniliin birka milimetre olduudurumlarda korozyon nadiren grlr. Aral oluturan malzemelerin ikisinin de metal

olmas gerekmez. Oksijenin az bulunduu blge anot, ok bulunduu blge ise katot

olarak davranarak korozyon meydana getirir 94(ekil 2.5).

Metalin bulunduu ortamda pH dmesi ve klorr iyon konsantrasyonunun

artmas aralk korozyonunun balangc ve ilerlemesi asndan en nemli iki faktrdr.

Ortamn asitlii zamanla arttka metalin pasif tabakas znr ve lokal korozyon

sreci hzlanr

93

.


41/119

25

ekil 2.5: Aralk korozyonu

2.3.1.4. Srtnme ve Erozyon Korozyonu

Srtnme korozyonunda zellikle mekanik anma ile kopan yzey paracklar

korozyona urayarak uyum pas diye adlandrlan korozyonun yaratt maddeleri

olutururlar. Erozyon ve kavitasyonda ise metal yzeyindeki koruyucu tabaka bozularak

korozyon hasar ortaya kar.Koroziv svnn hareketleri fiziksel olarak koruyucu film tabakasn metal

yzeyinden andrarak, alttaki metal yzeyinin aa kmasn salar bu ekilde

korozyon ivme kazanr 95,96.

2.3.1.5. Taneler Aras Korozyon

Korozyon olaynn malzemenin tane snrlar yaknnda younlamas sonucu

ortaya kan bozunma trdr. Tane snrlar korozyonu zellikle ostenitik dokulukrom-nikel eliklerinde ve alminyum-bakr alamlarnda grlr. Taneler btnlk ve

ekillerini korurlarken, taneler aras ba bozunmaya urar. Burada tane snrlarnn

yksek enerjisi veya farkl ierikleri nedeniyle tane snr keltilerinin veya tane

snrlarnn znmesi sz konusudur. Bunun sonucu olarak metallere zg baz

tutumlarda nemli deiiklikler beklemek gerekir. Bunlardan en nemlisi korozyonun

etken olduu blgelerde mekanik dayanmn sfra indirgenmesidir.


42/119

26

2.3.1.6. Gerilme Korozyonu

Gerilme korozyonu elektrolit iinde bulunan ve bir atlak balangc tayan

para zerine ekme gerilmelerinin etkimesi ile ortaya kar. Bozunma para yzeyinde

mevcut atlaklar veya gerilim younlamasna olanak salayan dier geometrik

dzensizliklerle balar. atlaklar mekanik gerilimlerin bykl ve evresel koullarn

etkenliine bal olarak belirli hzlarla malzeme iine doru yrrler. Para kesitinin

mevcut ykleri tayamayacak lde daralmas sonucu ani kopmalar meydana gelir.

Gerilimli korozyonun en nemli zellii kimyasal ve mekanik etkilerin birbirlerini

destekler nitelikte gelimeleridir 88. Gerilme nedeniyle oluan mekanik kuvvet korozyon

yavalatc oksit vb. tabakann srekliliini bozar. Bu gibi hallerde koruyucu tabakann

yenilenmesi olaya zg elektrolit tarafndan engellenir. Sonuta meydana gelen anodikznme ve atlak bymesi hzlanarak, parann ksa zamanda krlmasna yol aar.

Gerilme korozyonu her trl malzemede grlebilir, ancak paslanmaz elik gibi

korozyona dayankl malzemeler koruyucu tabakann hasar grmesi ile zellikle duyarl

hale geebilirler.

2.3.1.7. Mikrobiyal Korozyon

Bakteriler, ekerlerin glikolizi srasnda organik asitlerin aa kmasna sebepolduklarak ortamn pHsn drrler. Dk pH korozyon iin aerobik bakteriler

tarafndan arzu edilen bir ortam yaratr. Biyofilm oluumuna bal olarak, biyofilmin

altndaki metal yzeyi farkl oranda oksijen miktarna maruz kalabilir. Bu durumda

daha az havalandrlan blge anot karakterli davran sergileyerek korozyona urar ve

tkrk ierisine metal iyonlarnn salnm meydana gelmi olur. Bu metal iyonlar

bakterilerin son rnleri ve klorr iyonu ile birleerek MnCl, FeCl, benzeri daha

koroziv rnlerin aa kmasna sebep olarak korozyonun ilerlemesine etkide bulunur

97.

Mikrobiyal korozyon, bakterilerin asidik atk rnlerinin metal yzeylerini

korozyona uratmas ile gerekleir. Mikrobiyal korozyonun insidans ve younluu

yzeyin mmkn olduunca temiz tutulmas ve antibiyotik ajanlarn kullanm ile

drlebilir.

Chang et al.98, di hekimliinde kullanlan metalik malzemelerin Streptococcus

mutans bakterilerinin varlnda korozyon davranlarnda art olduunu rapor etmitir.


43/119

27

2.3.1.8. Galvanik Korozyon

Birbiriyle temas halinde olan farkl trden metal ve alamlarn ayn ortama terk

edilmesi halinde karlatmz korozyon olaydr. Bu tr galvanik elemeler

ounlukla arzumuz dnda ve bir tasarm veya imalat gereksinimi olarak karmza

karlar. Galvanik korozyona meydan vermemek ve iki farkl metal arasnda elektron

transferini nlemek iin ipek bant, amyant, macun veya dier benzeri ayralar gibi

izolasyon malzemeleri kullanlabilir. Metallerden daha soy olan katot, daha aktif olan

ise anot olur. Bylece bir korozyon hcresi meydana gelir. Bu hcrede yalnz anot olan

metal korozyona urar.

ki veya daha ok sayda uyumsuz metal hatta farkl muamelelere maruz

braklan ayn metalin farkl ksmlar az ii svlara maruz halde iken temasettiklerinde, korozyon potansiyelleri arasndaki fark metaller arasnda bir elektrik

akmnn olumasna neden olur. Bu metallerin, yzey alanlar arasndaki fark da

galvanik korozyon zerinde ciddi etkilere sahip olduundan olduka nemlidir 88.

stenmeyen yzey alan oran yani byk katoda karn kk anot bulunmas anodik

metalin daha fazla korozyona uramasna neden olur.

Farkl ak devre potansiyellerine sahip metaller elektriksel olarak temasa

getirildiklerinde bu metaller arasnda bir akmn meydana gelmesi muhtemeldir90

. Hermetal koroziv bir elektrolite batrldnda kendine has bir korozyon potansiyeline (Ekor)

sahiptir 99. Bylece birbirine benzemeyen metaller, sv bir ortamda temas ettiklerinde,

korozyon potansiyelleri arasndaki fark, daha aktif yani anodik Ekor deerine sahip

metalin oksidasyona maruz kald ve katodik karakterli dier metalin redksiyona

maruz kald agresif karakterli bir korozyon olayna sebep olur 98,99.

Az ierisinde fonksiyonel veya antagonist temasta bulunan farkl metalik

restorasyonlar veya lehimlenmi metal yaplar da galvanik korozyona maruzkalabilirler100. Metallerden biri korozyona urarken, daha katodik karakterli olan metal

hasarsz olarak kalr.

Galvanik seri, her biri, alamlarn veya saf metallerin korozyona urayan

yzeylerindeki iki ya da daha fazla yarm hcre reaksiyonunun ortak karma potansiyele

(Ekor) polarizasyonu ile oluturulan korozyon potansiyellerinin bir listesidir88. Galvanik

serideki potansiyeller, doymu kalomel elektrot (SCE) veya gm/gm klorr

(Ag/AgCl) gibi ikincil referans elektrotlar baz alnarak lmlendirilirler. Galvanik seri


44/119

28

galvanik korozyona uramaya meyil konusunda fikir verir ancak galvanik atan oran

asndan bilgi vermez. Havalandrlm deniz suyu ortam iin meydana getirilmi olan

galvanik seri bazen dier ortamlardaki korozyon karakterinin tahmini iin kullanlabilir.

Ancak elektrolit ieriindeki deiiklikler ve scaklk deiimleri metallerin

potansiyellerin galvanik serideki yerlerinin nemli lde etkileyebilir. Sonu olarak,

galvanik seri metallerin ilgili ortamlardaki galvanik korozyon davranlarna dair

kalitatif tahminler yaplmasna olanak salar, kantitatif ngrlerin yaplmas

imkanszdr 99. izelge 2.4deki galvanik serideki materyaller yukardan aaya daha

katodikten daha anodie doru sralanmlardr.


45/119

29

izelge 2.4: Deniz suyu iin galvanik seri 84.

Metal ya da AlamSCE elektrota karn potansiyel

lm

Grafit 0.2 ile 0.3

Platinyum 0.1 ile 0.2

Titanium -0.1 ile 0.1

Ni-Cr- Mo Alam -0.1 ile 0.1

Ni-Fe-Cr Alam -0.1 ile 0.1

Paslanmaz elik tip 316,317 -0.15 ile -0.1

Ni-Cu alam -0.18 ile 0.1

Paslanmaz elik tip 302,304,321 -0.15 ile 0.1

Gm -0.18 ile 0.15

Nikel -0.2 ile 0.14

Gm Bronz Alam -0.2 ile 0.14

Ni-Cr Alam -0.18 ile 0.16

Nikel Aliminyum Bronz Alam -0.21 ile 0.18

Cu-Ni Alam -0.22 ile 0.19

Kurun -0.23 ile 0.19Paslanmaz elik tip 430 -0.25 to 0.2

Kadmiyum -0.7

Aliminyum -0.7 ile -1.0

inko -1,0

Magnezyum -1.6 ile -1.7

Bir ift alamn galvanik serideki potansiyel farklar, onlarn arasndakigalvanik korozyonu ortaya karan etkendir. Galvanik ift boyunca grlen galvanik

akm (igalv) anottaki znmenin bu nedenle de galvanik atan bir ltdr. Galvanik

akmn anodik yzey alanna blnmesiyle, korozyonla ve znme hz ile orantl olan

akm younluu elde edilir 99.


46/119

30

2.3.1.8.1. Galvanik Korozyondan Korunma

Belli bir ortam iinde bulunan bir metalik yapnn korozyonunu nlemek veya

korozyon hzn azaltmak zere alnacak nlemler ok eitlidir. Bunlar aadaki

ekilde be ana grupta toplamak mmkndr.

1. Malzeme seimi

2. Uygun tasarm

3. Ortamn saldrganlnn giderilmesi

4. Yzey kaplamalar

5. Elektrokimyasal yntemler

2.3.1.8.1.1. Malzeme SeimiMalzeme seimi srasnda gz nnde bulundurulmas gereken koullardan en

nemlileri, ortamn saldrganlk derecesi ve ekonomik artlardr. Saldrganlk derecesi

yksek ortamlarda korozyon dayanm ok yksek malzemeler kullanmak en ekonomik

seenektir. Ancak ortamn ar saldrgan olmad durumlarda daha ucuz malzemeler

kullanmak ve korozyondan koruyucu yntemlere bavurmak daha ekonomik bir

seenek olabilir.

2.3.1.8.1.2. Uygun Tasarm

Galvanik seride birbirinden uzak olan metal veya alamlarn elenmesi

olanaklar lsnde nlenmeye allmaldr. Tasarm aamasnda korozyondan

korunma asndan dikkat edilmesi gereken bir dier nokta da, katot/anot yzey alan

orannn kk tutulmasna zen gsterilmesidir. Bir baka deyile, kk bir anodik

alann byk bir katodik alan ile eletirilmemesine dikkat etmek gerekir.

2.3.1.8.1.3. Ortamn Saldrganlnn Giderilmesi

Metalik yapnn bulunduu az ii artlar deitirmek genellikle mmkn

olmad iin, dier korozyonu nleme veya geciktirme yollar di hekimlii asndan

daha geerlidir.


47/119

31

2.3.1.8.1.4. Yzey Kaplamalar

Yzey kaplamalar balca metal ve metal olmayan yzey kaplamalar olmak

zere iki ana grupta toplanabilirler. Metalik kaplama yolu ile korozyondan korunma

kaplanan metalin soy ya da daha aktif olmasna gre, ya korozyon direnci yksek bir

bariyer oluturma esasna ya da katodik koruma esasna dayanr 88.

Metal olmayan kaplamalar yolu ile korozyondan korunma ise, ortamdaki

elektrolitin metale temasn kesme ya da metaller aras elektriksel ba kesme veya

zayflatma esasna dayanmaktadr.

Yzey kaplamalar yolu ile korozyondan korunmada dikkat edilmesi gereken en

nemli nokta, anot olan metalin kapland durumlarda kaplamada meydana gelecek

ufak defektlerin byk yzey alanl katot karsnda normalden daha youn bir lokalkorozyona sebep olaca hususudur. Bu adan katodik karakter sergileyen metalin

kaplanmas daha aklc bir seenek gibi grnmektedir 4,88.

Galvanik korozyondan korunma amal olarak altn kaplama gibi daha az soy

olan bir metalin zerini daha soy bir metal ile kaplama gibi bir takm ilemler uygulana

gelmitir. Ancak soy metal yumuaktr ve yzeyi alttaki baz metali aa karacak

biimde izildii yada soyulduu zaman alttaki baz metal ok daha hzl bir ekilde

korozyona urayacaktr4

. Bunun nedeni ilgili alanda bir galvanik hcrenin olumas veuyumsuz metallerin elektrolit ortamnda temas halinde bulunmalardr. te yandan,

elektrokimyasal olarak uyumsuz iki metalin bir elektrolit mevcudiyetindeki temas

halinde, boya ya da bir baka yaltkan film tabakas daha soy olan metal zerine

uygulanarak korozyondan korunma adna avantaj salanabilir 4. Daha aktif olan metalin

korozyon hz, indirgenme reaksiyonu iin uygun olan yzey alan azalm durumda

olacandan azalacaktr. Bu gibi kaplamalardaki meydana gelecek izik ya da soyulma

aktif metal zerinde ivme kazanm bir korozyon atana neden olmayacaktr

4

.

2.3.1.8.1.5. Elektrokimyasal Yntemler

Katodik koruma ve anodik koruma olmak zere iki elektrokimyasal yntem

mevcuttur. Katodik korumann temeli korunacak metali bir pilin katodu haline

getirmektir. Bunun iin korunmas planlanan metalden daha aktif bir metalin sistem

bnyesinde kullanlmas sz konusudur. Anodik koruma dtan anodik akm tatbik

edilerek metal zerinde koruyucu bir film tabakas oluturulmas esasna dayanr.


48/119

32

2.3.1.8.2. Galvanik Korozyon Test Metotlar

Korozyon kayplarnn miktarnn belirlenmesi konusunda pek ok aratrma

yaplmtr. Korozyon hzn lmek zere hazrlanm olan deney numunelerini

atmosfere brakmak, yere gmmek veya zeltiye daldrmak suretiyle pratik olarak

korozyon hz llebilir12.

En ok bilinen korozyon hz tayin yntemi, belli bir ortam iinde bekletilen

deney numunelerinin belli bir yzey alannda meydana gelen arlk deiiminin

llmesidir. Bunun yan sra, elektokimyasal in vitro testler, elektrokimyasal empedans

spektroskopisi, solsyona salnan iyonlarn llmesi (ICP) ve in vivo almalar gibi

yntemler de galvanik korozyon tayinininde kullanlmaktadrlar.Korozyon deneylerinin amac, ou kez malzemenin kullanlaca ortamda

korozyona dayanma direncinin veya iletme mrnn belirlenmesidir. Korozyon

deneylerinin dier bir kullanm alan da, malzemeleri daha dayankl hale getirmek

amacyla yaplan gelitirme aratrmalardr. Bylece zaman ve para kayb nlenmi

olur. Korozyon deneylerinde en nemli iki faktr, gvenlik ve maliyettir. Korozyon

deneyine balamadan nce deney sonucunda hangi zelliin belirlenecei ve hangi

bilginin elde edileceine karar verilmelidir.Galvanik korozyon birok test metodu kullanarak incelenebilir. In-vitro

elektrokimyasal tekniklerin, ok dk korozyon hzlarn bile lebilecek kadar hassas

olduklar bilinmektedir 18. Klinik olarak bize tam doru ve uygun veriler verip

vermedii tartma konusu olmasna ramen, gnmzde bu teknikler korozyon lm

yaplan almalarn temelini oluturmaktadrlar. Elektrokimyasal test metotlarnn

kullanlmas sayesinde galvanik olaylarn baz temel gereklerini aklamak ve klinik

artlara direk olarak uyum gsteren veriler elde etmek mmkn olabilmektedir

18

.Elektrokimyasal in vitro deneylerde kk bir numune paras kullanlarak,

korozyon konusunda pek ok bilgi edinilebilir. Ancak izilen deney erilerinin

yorumlanmas ok dikkatle yaplmaldr. Metal ve alamlarn korozyon zelliklerini

konu alan incelemelerde potansiyel-akm younluu ilikisi esastr. Genellikle bir eri

olarak ifade edilen bu ilikinin deneysel olarak tanmlanmasnda iki ayr yoldan

yararlanlr.


49/119

33

1. Galvanostatik Yntem: Galvanostatik yntemde serbest deiken akm

younluudur. Akm younluunun her deeri iin belirli bir srekli durum

potansiyeli mevcut olmaldr. Ne var ki bu koul potansiyel-akm younluu

ilikisinin yalnz aktif ve ksmen de transpasif alanlar iin geerlidir.

Dardan uygulanan akm younluu aktif-pasif dnm iin gerekli olan

kritik akm younluu seviyesine ular ulamaz potansiyel ani bir srayla

transpasif alana kayar. O halde galvanostatik yntem ile anodik potansiyel-

akm younluu erisinin aktif ve ksmen transpasif alanlarn izlemek

mmkndr. Bylece galvanostatik yntemin zellikle pasiflik incelemeleri

iin yetersiz olduu kendiliinden ortaya kar 88.

2. Potansiyostatik ve Potansiyodinamik Yntem: Galvanostatik ynteminbahsedilen boluklarn gidermek amacyla yaplan almalar

potansiyostatik yntemin gelitirilmesi ile sonulanmtr. Bu kez serbest

deiken numune elektrokimyasal potansiyelidir. Aktif-pasif dnm iin

gerekli olan kritik potansiyelde gzlenen sreksizlik dnda elektrot

potansiyelinin ayarlanan her deeri iin belirli bir srekli durum akm

younluu mevcuttur. Bylece potansiyostatik yntem potansiyel-akm

younluu erisinin eksiksiz olarak tespitine olanak salar. Potansiyostatikdeney dzeneinin ana eleman potansiyostattr. Potansiyostatn grevi

numune elektrot potansiyelini hcreden geen akmn byklne bal

olmakszn nceden ayarlanan belli bir deerde sabit tutmaktr. Bu grevin

gerekletirilmesi iin ilk koul numune elektrot potansiyelinin bir mukayese

elektrotu yardm ile llmesidir. Potansiyel alannn sabit bir hzla

taranmasn salayan deney dzeni potansiyodinamik olarak adlandrlr 92.

Potansiyodinamik yntemde bir elektrotun poltansiyeli dzgn aralklar iledeitirilerek buna karlk gelen akm younluu deerleri belirlenir.

Potansiyodinamik polarizasyon teknii ile anodik yk, ak devre, pasif

blge, oyuklanma ve pasifleme potansiyelleri ile ilgili ayrntl bilgiler elde

edilebilmektedir 101. Ak devre potansiyeli, yani alamn belli bir evrede

oluan kendi potansiyeli, alamn galvanik bir elemede anot mu yoksa katot

mu olacan belirlemek iin yararldr.


50/119

34

2.3.1.8.2.1. Potansiyodinamik Polarizasyon Testleri

Potansiyodinamik polarizasyon teknii, belirli bir potansiyel aralnda bir

metal-elektrolit sisteminin ksmen ksa bir sre iindeki genel korozyon profilini

belirlemek amacyla kullanlmakta olan gl bir metottur 92. Potansiyodinamik

polarizasyon teknikleri gnmzde parametrelerin kullanc tarafndan belirlenebildii

bilgisayar destekli yazlmlar tarafndan gerekletirilebilmektedir 102.

Potansiyodinamik polarizasyon testleri dental alamlarn korozyon

davranlarn incelemek amacyla sklkla kullanlmaktadrlar. Bu testler iin

elektroda ihtiya vardr; korozyon davran incelenecek olan alamdan hazrlanm

elektrot, genellikle platinden hazrlanm bir saya (counter) elektrot ve son olarak da

referans elektrot olarak gm-gm klorr (Ag/AgCl) ya da doymu kalomelelektrot.

Potansiyostat, bnyesinde voltmetre ve bir akm ler bulunduran yksek

hassasiyetli bir g kaynadr. rnek elektrot ile referans elektrot arasndaki

potansiyeli yavaa (genellikle 1mV/sn) daha negatif ve daha pozitif deerlere

deitirir. Tipik olarak -1000mV ile +1000mV tarama aralnda 1mV/sn tarama hzyla

uygulanan bir dngsel polarizasyon lm 1 saatten daha az bir srede tamamlanr 4.

Ancak, taramaya balamadan nce rnek elektrotun sabit bir ak devre potansiyelideerine ulamas bekleneceinden test sresi ok daha uzun olacaktr. Ak devre

potansiyeli lmleri iin aratrmaclar 24 saatlik periyotlardaki lmleri

kullanmlardr 4.

Dental alamlarn in vitro korozyon testindeki aktif pasif davranlarn gsteren

ematik bir potansiyodinamik polarizasyon diyagramekil 2.6da verilmitir. rnek

elektrotun referans elektrota bal potansiyel lmleri dikey dzlemde mV ya da V

birimi ile gsterilmitir. Yatay dzlemde ise akm younluu deeri logaritmik tabandaA/cm2 ya da mA/cm2 birimi ile yer almaktadr. Diyagramdaki erilerin alt ve st

ksmlar, alamn ak devre potansiyelinden daha alt ve st potansiyel deerlerinin

uyguland katodik ve anodik polarizasyon blgeleridir4.


51/119

35

ekil 2.6: Dental alamlarn in vitro korozyon testindeki aktif pasif davranlarn gsteren

ematik bir potansiyodinamik polarizasyon diyagram4.

Katodik ve anodik erilerin akt noktadaki yatay ve dikey eksen deerleri,

korozyon potansiyeli ( Ekor ) ve korozyon akm younluu ( ikor ) deerlerini iaret eder.

Bu diyagramda akm younluunun sfra denk geldii bir deer yatay eksenin

logaritmik tabanl sunulmas nedeniyle yoktur 4.Potansiyelin Ekor deerinin daha zerindeki potansiyel deerlerine ykseltilmesi

ile, anodik akm younluu art gsterir. Yzeyde pasif bir film tabakasnn olumas

sonucu primer pasif potansiyeli ( Epp ) deerinde akm younluundaki art azalmaya

dnr 4.

Alam yzeyinde pasif film tabakas oluumunu takiben artrlan potansiyel

deerleri ile akm younluu deerinde znme potansiyeli ( E ) deerine kadar ok


52/119

36

az miktarda deiiklik, olma ans vardr. E deeri sonrasndaki transpa

elmas benzeri karbon kaplamanin implant ustyapi parcalari arasi galvanik korozyona etkinliginin...

Documents