Sol-jel yöntemi ile bor katkılı TiO2 kaplanmış Ti6Al4V alaşımının yapısal tribolojik ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural tribological and electrochemical properties of Ti6Al4V coated boron doped TiO2 by sol-gel method
Yazar: MUHAMMET TAHA ACAR
Danışman: PROF. DR. AYHAN ÇELİK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Biyouyumlu malzeme olarak kullanılan Ti6Al4V birçok medikal uygulamada ve tıbbi cihazda kullanımı tercih edilmektedir. Biyouyumlu olmasının yanı sıra yüksek mukavemeti ve korozyon dayanımı tercih sebepleri arasında olan titanyum ve alaşımlarının aşınma direncinin istenilen seviyede olmaması ve hidrofobik karakter sergileyememesi dezavantajı olarak bilinmektedir. Bu dezavantajları gidermek adına sol-jel tekniği ile yüzey işlemi uygulanmıştır. Ti6Al4V üzerine TiO2 ve B doplu TiO2  ince filmleri kaplanmıştır. Uygulanan yüzey işlemlerinden sonra numunelerin XRD analizleri yapılmış SEM görüntüleri alınmıştır. Malzeme yüzeyinde oluşturulan ince filmlerin sertlikleri mikro sertlik cihazıyla karakterize edilmiştir yüzey pürüzlülüğü ise 3D profilo metre ile tespit edilmiştir. Kaplama işleminden sonra malzemelerin elektrokimyasal analizleri için açık devre potansiyeli (OCP) ve potansiyodinamik polarizasyon ve elektrokimyasal empedans spektroskoposi (EIS) deney sonuçları elde edilmiştir. Yüzey işlemi uygulanan ve işlemsiz numuneler aşınma deneyleri yapılmış ve aşınma oranları 3D profilo metre ile tespit edilmiştir. Yapılan deneylerden sonra en büyük aşınma direncini ve korozyon dayanımını B doplu TiO2 ince filmi kaplı numuneler gösterirken en güçlü hidrofobik karakteri dopsuz TiO2 ince filmi kaplı numune sergilemiştir. Malzeme yüzeyine bor doplama işlemi ile tribolojik ve elektrokimyasal özelliklerinde iyileştirme sağlanırken hidrofobik özellikte iyileşme dopsuz TiO2 ince filmi kaplanarak elde edilmiştir.

Abstract:
Ti6Al4V, which is used as biocompatible material, is preferred in many medical applications and medical devices. Despite of being biocompatible and having properties like high corrosion resistance, undesired value of abrasion resistance and hydrophobic characteristics account for some of the disadvantages of titanium and its alloys. In order to overcome these disadvantages, a surface treatment with a sol-gel technique has been applied. TiO2 and B doped TiO2 thin films were coated on Ti6Al4V. SEM and XRD analysis of the samples were performed after the applied surface treatments. The hardness of thin films formed on the material surface was characterized by micro hardness device and the surface roughness was determined by 3D profilometer. After coating, open circuit potential (OCP), potential electrodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) test results were obtained for electrochemical analysis of materials. Surface wear tests were carried out and the wear rates were determined by 3D profilometer. After the tests were performed, the highest wear resistance and the corrosion resistance were shown by boron doped TiO2 thin film coated specimens and the strongest hydrophobic characteristics were shown by the TiO2 thin film coated specimen. Tribological and electrochemical properties were improved by boron doping on the material surface while hydrophobicity improvement was obtained by coating TiO2 thin film without doping.