Saf Ti ve TiN kaplamaların alkali çözeltilerde anodizasyonu ve karakterizasyonu
Anodization and the characterization of pure titanium and TiN coatings in alkaline solutions
Yazar: İZGEN GİZEM BALKAR
Danışman: PROF.DR. MUSTAFA ÜRGEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalısmanın amacı, titanyum metalinin alkali çözeltide yapılan anodizasyonu sonucuTiO2 anataz formunda fotokatalitik yüzey olusturarak anodizasyon parametrelerininbelirlenmesidir. Çalısmanın içinde, TiN kaplı numunelerin aynı kosullardaanodizasyonu sonucu titanyum oksinitrürlerin olusumu ile gün ısıgında fotoaktifdavranıs gösteren kaplamalar elde etmek de amaçlanmıstır. Alkali çözeltilerde yapılantitanyum anodizasyonuna ait prosedürler gelistirilmemistir. Alkali çözeltilerde anodikoksidasyon olusum potansiyeli asit çözeltilerden daha düsük degerlerdedir. Ancak,yüksek kristalin yapılı filmler elde etmek için uzun süreler gerekmektedir. Çünküanodizasyon hızı asit elektrolitten daha düsüktür. Titanyumun yüksek alkali çözeltilerdeyapılan anodizasyonu sonucu poröz titanyum dioksit filmleri elde edilir. TiO2 filmlerininanataz formu UV ısık altında yüksek fotokatalitik aktivite gösterir. TiO2 filmlerinin Nkatkılandırılması ile absorbsiyon kenarları UV bölgeden görünür ısık bölgesine kayar.Literatürde N katkılandırılmıs TiO2 ya da titanyum oksinitrür olarak adlandırılanfilmler görünür ısık altında yüksek fotokatalitik aktivite gösterirler.Bu amaçla, Ti ve TiN kaplı numuneler 10-70V aralıgında degisen potansiyeldegerlerinde, 0.1M KOH çözeltisinde anodize edilmislerdir. Anodize edilmisnumunelerin karakterizasyonu micro-Raman spektroskopisi ve XRD ile yapılmıstır.Filmlerin yüzey pürüzlülükleri ve topografileri optik profilometre iledegerlendirilmistir. TiNxOy filmlerinin temas açıları temas açı ölçer ile ölçülmüs veyüzeyde degisen N-O kompozisyonları için EDS analizleri kullanılmıstır.Anahtar Kelimeler: TiNxOy, Titanyumun Alkali Anodizasyonu, Raman Spektroskopisi

Abstract:
The aim of this study, is to obtain photocatalytic surface in anatase form of TiO2 as aresult of Ti anodization in alkaline solution and to determine the parameters ofanodization. Another aim of this study is to obtain titanium oxynitride as a result of TiNanodization with same parameters that exhibit photoactive properties under visible light.The procedures of anodic oxidation is well-known for many metals, but in the case oftitanium in strong alkaline solutions procedures are not well developed. The oxidationpotential in alkaline solution is lower than in acid solution. But, it takes long times toproduce high crystalline films in case the anodic potantial rate is lower in alkalineelectrolytes than in acid electrolytes. Anodic oxidation of titanium in highly alkalinesolutions yield porous titanium dioxide films. The anatase form of TiO2 films have highphotocatalytic activity by UV light. The incorporation of nitrogen into TiO2 extends theabsorption edge of TiO2 from UV to visible region. Named in literature as nitrogendopedtitanium oxide or titanium oxynitride (TiNxOy) films exhibit high photocatalyticunder visible light.For this aim, Ti and TiN coated samples were anodized in 0.1M KOH at differentpotential values between 10-70V. The characterization of the anodized samples wereperformed by micro-Raman spectroscopy and XRD. The roughness and topography ofthe film surfaces were evaluated by optical profilometer. The contact angles of theTiNxOy films were measured using contact angle-meter. EDS analysis were used for thedifferences of N-O compositions on the TiNxOy surfaces.Keywords: TiNxOy, Alkaline Anodization of Titanium , Raman Spectroscopy