Titanyumun Anodik Oksidasyon İşlemi İle Kaplanması

Abstract

Günümüzde malzemelere uygulanan farklı yüzey modifikasyon işlemleri ile bu malzemelerin sektörel kullanım alanlarının daha da genişlediği, kullanım sürelerinin arttığı ve ihtiyaca uygun üretimler yapılabildiği görülmektedir. Elektrokimyasal esasa dayanan bir yüzey modifikasyon işlemi olan anodik oksidasyon işlemi ile öncelikli olarak medikal, otomotiv, uzay ve uçak sanayinde istenilen yüzey özelliklerine sahip malzeme üretimleri gerçekleştirilmektedir. Bu tez çalışmasında, ticari saflıktaki titanyum malzemeden (CP-Ti) hazırlanan numunelere, anodik oksidasyon işlemi uygulanarak, numunelerin yüzeyinde homojen bir nanotüp yapısı oluşturulmuş ve daha sonra bu yapının morfolojik karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Anodik oksidasyon işleminde, elektrolit olarak hidroflorik asit çözeltisi kullanılmış ve işlemler farklı voltaj seviyeleri ve oksidasyon sürelerinde ve iki farklı kalınlıkta numune tipleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Anodik oksidasyon işlemi uygulanan numunelerin yüzeyinin morfolojik özelikleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM) incelemelerinin yanı sıra yüzey pürüzlülüğü ve ıslatılabilirlik ölçümleri ile incelenmiştir. Anodik oksidasyon işlemlerinde hidroflorik asit çözeltisinin derişimi sabit tutulmuştur. Uygulanan voltaj seviyesi ve anodik oksidasyon işlem süresinin numunelerin yüzeyinin morfolojik özelliklerine ve yüzeyde homojen bir nanotüp yapısının oluşumuna büyük etkisi olduğu görülmüştür. Öte yandan, farklı kalınlıktaki numuneler üzerinde oluşan nanotüp yapılarının çapları arasında önemli bir fark bulunmadığı gözlenmiştir. Bu tez kapsamında yapılan deneysel faaliyetlerle, ticari saflıktaki titanyum (CP-Ti) numuneler üzerinde homojen bir nanotüp yapısının oluşumunu sağlayan voltaj seviyesi ve oksidasyon süresi gibi oksidasyon parametreleri belirlenmiştir.

Nowadays, owing to various surface modification techniques, application areas of materials are expanded, their operational lifetime is increased, and they can be manufactured as to satisfy the requirements. As an electrochemical surface modification technique, anodic oxidation has been mainly used in medical, automotive, aeronautics industries to manufacture materials having required surface properties. In this thesis, anodic oxidation was carried out by using specimens machined from a commercial purity titanium (CP-Ti), and nanotube formation on the surface was realized and the morphological characterization of this structure was made. Anodic oxidation was performed in an aqueous solution of hydrofluoric acid in different voltage levels and processing time by using two different specimens with different thicknesses. The effect of experimental parameters on the morphology of obtained layer by means of SEM examination, surface roughness and wettability measurements. In the anodic oxidation process, concentration of the hydrofluoric acid solution was kept constant. It was shown that applied voltage level and processing time have a significant effect on surface morphology as well as uniform formation of the nanotube structure. On the other hand, no remarkable change was observed on the diameter of the nanotubes formed on the specimens with different thicknesses. As the result of the studies performed in this thesis, optimum processing parameters i.e. voltage level and processing time giving a uniform nanotube structure were determined.