INVESTIGATION OF THE MECHANICAL PROPERTIES AND CORROSION BEHAVIOR OF Mg PRODUCED BY ELECTRIC FIELD ASSISTED SINTERING METHOD


Creative Commons License

YAHŞİ Y., ÖZÇELİK H., YUŞAN S., AKGÖL S., İPEK R.

5. INTERNATIONAL MEDITERRANEAN SCIENTIFIC RESEARCH AND INNOVATION CONGRESS, 20 April 2024, pp.517-523

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Page Numbers: pp.517-523
  • Dokuz Eylül University Affiliated: Yes

Abstract

Magnesium (Mg) exhibits distinctive properties such as low density, high elastic modulus, biocompatibility, and biodegradability, rendering it a promising candidate for implant materials. However, its potential as an implant material necessitates enhancements in its weak corrosion resistance and mechanical properties. Powder metallurgy emerges as a suitable manufacturing method for materials like Mg, with sintering constituting a pivotal step in this process. Electric Field-Assisted Sintering (FAST) provides extremely high heating rates and short processing times. In this study, pure Mg powders underwent mechanical milling (MM) followed by electric fieldassisted sintering. Mg was milled for durations of 30 and 60 minutes, and subsequently, the powders were coated with a polymer in an argon atmosphere. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) was employed to characterize the polymer-coated powders. Surface morphology and Carbon mapping were examined via Scanning Electron Microscopy (SEM). The polymer-coated Mg powders were then sintered under an argon atmosphere at 400°C and 45 MPa pressure for 5 minutes. SEM imaging was conducted on the sintered samples, and their compressive strength and density were evaluated. The outcomes revealed that the polymer coating process augmented the compressive strength (195 MPa) and density (99%) of Mg. Analysis of weight loss indicated that the sample milled for 30 minutes exhibited the least weight loss. Among the samples subjected to simulated body fluid (SBF) testing, the polymer-coated sample demonstrated the least corrosion resistance, with the pH increase correlating with the weight loss.

Magnezyum (Mg) düşük yoğunluk ve elastik modül, biyolojik uyumluluk ve biyobozunurluk gibi benzersiz özelliklere sahiptir. Bu sayede implant malzemesi olabilme potansiyeline sahip bir malzemedir. Ancak, özellikle implant malzemesi olmaya aday olarak düşünüldüğünde, zayıf korozyon direncinin ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi gerekmektedir. Toz metalürjisi üretim yöntemi, Mg gibi malzemeler için uygun bir üretim yöntemidir. Sinterleme bu üretim yönteminin önemli parçalarından biridir. Elektrik alan destekli sinterleme (FAST) son derece yüksek ısıtma hızları ve kısa işlem süreleri sağlar. Bu çalışmada, saf Mg tozları mekanik olarak öğütüldü (MM) ve ardından elektrik alan destekli sinterlenmiştir. Mg, 30 ve 60 dakika boyunca mekanik olarak öğütülmüştür. Tozlar Argon atmosferinde polimer ile kaplanmıştır. Polimer kaplı tozların Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopi (FT-IR) analizi ile incelenmiştir. Tozların yüzeyi Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelenip yüzeydeki karbon haritası incelenmiştir. Daha sonra 400°C sıcaklıkta, 45 MPa basınç altında 5 dakika boyunca Argon atmosferi altında sinterlenmiştir. Sinterlenmiş örnekler, SEM ile görüntülenmiştir. Basma mukavemeti ve yoğunluk değerleri incelenmiştir. Sonuçlar, polimer ile kaplama işleminin, Mg’nin basma mukavemetini (195 MPa) ve yoğunluğu (99%) artırdığını ortaya çıkarmıştır. Kütle kaybı incelendiğinde en az kütle kaybı 30 dakika mekanik öğütülen numunede gerçekleştiği görülmüştür. SBF’de korozyona en dayanıksız numune polimer ile kaplanmış numune olmuştur. pH artışı da kütle kaybına paralel şekilde gerçekleşmiştir