Titanyum ve titanyum alaşımlarının anodik oksidasyon davranışı ve karakterizasyonu
Anodic oxidation behaviour and characterization of titanium and titanium alloys
Yazar: ÖZGÜR SICAKYÜZ
Danışman: PROF.DR. EYÜP SABRİ KAYALI
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Anodik oksidasyon = Anodic oxidation ; Titanyum alaşımları = Titanium alloys ; Titanyum dioksit = Titanium dioxide

Özet:
Günümüzde artık bir zorunluluk haline gelmis olan malzemelerin yüzeymodifikasyonları biyomalzemelerde de büyük bir ilgi görmektedir. Bir yüzeymodifikasyon teknigi olan anodik oksidasyon medikal, uçak ve uzay, otomotivsanayilerilerinde bir ihtiyaç haline gelmistir. Bu tez çalısmasında titanyum ve titanyumalasımlarının anodik oksidasyon davranısı ve karakterizasyonu ile ilgili çalısmalaryapılmıstır. Yapılan çalısmalarda, yüksek biyouyumluluga ve yüksek korozyondirencine sahip olan titanyum alasımlarının düsük asınma direncinin artırılması vebiyouyumlulugun gelistirilmesi amaçlanmıstır. Anodik oksidasyon deneylerinde voltaj,çözelti çesidi ve molaritesi deney parametreleri olarak öngörülmüstür. Bu amaçla ticarisaflıktaki titanyum (CP-Ti, Grade 2), Ti6Al4V (ELI, Grade 23) ve Ti6Al7Nbalasımlarının sülfürik ve fosforik asit çözeltileri kullanılarak yapılan anodik oksidasyondeneylerinde numunelerin davranısları incelenip karakterizasyonları yapılmıstır.Karakterizasyon deneylerinde numunelerin pürüzlülügü ile ıslanabilirlik özellikleriincelenmis ve ayrıca taramalı elektron mikroskobu görüntüleri çekilmistir.Karakterizasyon deneyleri neticesinde voltajın en önemli parametre oldugu ve yüzeydeolusan titanyum dioksit kaplamanın fiziksel özelliklerini etkileyen faktör oldugugörülmüstür. Artan voltajla beraber kaplamaların pürüzlülüklerinin genel olarak artısegiliminde oldugu gözlemlenmistir. Molaritedeki degisiminde aynı voltaj da oldugu gibietki yaptıgı belirlenmistir. Kullanılan farklı çözeltiler ise iletkenlik özelliklerine göresonuç vermislerdir. Sülfürik asidin iletkenligi fosforik asitten daha yüksek oldugu içinpürüzlülük açısından daha yüksek degerler elde edilmistir. Islanabilirlik özelligi isenumune ile üzerine damlatılan saf su ile arasındaki temas açısının ölçülmesi prensibinedayandırılarak yapılmıstır. Numunelerde olusan temas açısı ise genel olarakpürüzlülüge göre ters orantılı bir egilim göstermektedir. Tüm elde edilen deney verilerineticesinde biyomalzeme olarak kullanılacak olan malzemelerden en uygun olanı 1MH3PO4 çözeltisinde 200 V'a tabi tutulan Ti6Al7Nb numunede gözlenmistir.

Abstract:
Nowadays, surface modification techniques are very important in materials technologieswhich are also applicable to the biomaterials. The anodic oxidation is one of the surfacemodification techniques which is required in medical, aerospace and automotiveindustries. In this study, anodic oxidation behaviour of titanium and its alloys have beenstudied by using many characterization techniques. The purpose of this work wasimproving the wear resistance and bio compatibility of titanium alloys by anodicoxidation. The parameters for anodic oxidation process were voltage, type of solutionand molarity of the solution. Commercial purity CP-Ti (Grade-2), Ti6Al4V (ELI, Grade23) and Ti6Al7Nb alloys were oxidized in sulphuric and phosphoric acid solutions.Surface roughness measurement, wettability tests and scanning electron microscopeexamination were used to characterize titanium samples. The experiments have revealedthat voltage is a very effective factor for the physical properties of titanium oxide layerformed during anodic oxidation. It has been seen that when the voltage increases, thesurface roughness of the samples increases too. The effect of molarity on the surfaceroughness is the same as the voltage. Furthermore, the conductivity of solutions is another important factor for the physical properties of titanium dioxide coatings. It wasseen that the surface roughness of samples, which are anodically oxidized in sulphuricacid solution, is higher than the samples anodically oxidized in phosphoric acid solution.The reason for observing such an effect is due to the higher conductivity of sulphuricacid than phosphoric acid. The wettability tests were based on measuring the anglebetween the pure water droplet and the sample. The wettability test results of sampleswere inversely proportional with the surface roughness of the bio materials. Inconlusion, the anodically oxidized Ti6Al7Nb samples in 1M H3PO4 solution at 200 V isfound most suitable for biomedical application.