Farklı Elektrolitik Çözeltilerde Mikro Ark Oksidasyon İşlemi Uygulanan Ti6al4v Alaşımının Yüzey Özelliklerinin Karşılaştırılması

Abstract

Titanyum ve alaşımları, mükemmel mekanik özellikleri ve biyouyumluluk ile askeri alanda, havacılık alanında, dental ve medikal uygulamalarda geniş bir kullanım alanı bulmaktadır. Titanyumun önemli özellikleri düşük yoğunluk, yüksek sıcaklıklara dayanım ve yüksek korozyon direncidir. Titanyum ve alaşımların biyouyumluluğunu geliştirmek için yüzeyleri kaplanmaktadır. Mikro ark oksidasyon işlemi hafif metaların yüzey modifikasyonu için kullanılan elektrokimyasal esaslı bir yüzey modifikasyon tekniğidir. Mikro ark oksidasyon yöntemi geleneksel anodizasyon yöntemine benzemektedir ancak işlem parametreleri ve kullanılan yüksek akım/voltaj sayesinde daha gelişmiş kaplamalar elde edilebilmektedir. Bir elektrolit çözeltisi içerisine yerleştirilen anot numuneye yüksek değerlerde voltaj verildiğine malzeme yüzeyinde oksit tabakası oluşumu baslar. Bu geleneksel bir anodik oksidasyon işlemidir. Yükselen voltaj ile birlikte kritik bir voltaj değerine ulaşılır. Bu değer aşıldığında malzeme yüzeyinde mikro boyutlarda arklar oluşmaya başlar. Bu işlem mikro ark oksidasyon işlemi olarak tanımlanır. Diğer kaplama yöntemlerine göre oluşturduğu oksit tabakasının kalınlığı, yüksek yapışma kuvveti, porozite miktarı, düşük maliyeti ve çevreye zararsızlığı ile avantajlı bir görünüm sergilemektedir. Bu çalışmada mikro ark oksidasyon yöntemiyle Ti-6Al-4V alaşımı üzerinde oluşturulan oksit tabakasının yapısı ve mikro ark oksidasyon işlem parametrelerinin değiştirilmesinin kaplama yapısına etkisi araştırılarak uygulanan farklı voltajlar, farklı elektrolitli çözeltiler etkisiyle oksit tabakasındaki morfolojik ve mekaniksel değişim incelenmiştir. Elde edilen oksit tabakası kalınlık, pürüzlülük, ıslatma açısı, XRD difraksiyon analizi bakımından incelenmiştir.

Titanium and its alloys are important materials with their excellent mechanical and corrosion properties and biocompatibility for a wide range of military, aerospace, dental and medical applications. Another important features are low density and high temperature resistance. To improve the surface properties, surfaces are coated especially for biomedical applications. Micro arc oxidation process is used for surface modification via electrochemical reactions. This method is similar to conventional anodization process but forms advanced coatings owing to the utilization of high voltage, current density and other process parameters. High voltage is applied to the anode in an electrolytic solution, an oxide layer start to form on the specimen surface. This is a conventional anodic oxidation process occurred above critical voltage. When this critical voltage is exceeded, micro arcs start to occur on the surface of the material. This process is defined as micro arc oxidation process. According to other coating technologies, this process shows some advantages as high layer thickness, high adhesion strength, porosity structure, low cost and friendly to the environment. In this study, the effect of micro arc oxidation process parameters and the type of the electrolyte on the surface of Ti6Al4V alloy was aimed. Micro arc oxidation process was carried out in different voltages and different electrolytic solutions. Characterizations of the oxidized samples were made by scanning electron microscope surveys and roughness and contact angle measurements and X-ray diffraction analysis.