Manyetik sıçratma (CFUBMS) ve mikro ark oksidasyon (MAO) teknikleri ile Ti6Al4V alaşımının dubleks yüzey modifikasyonu
Duplex surface modification of Ti6Al4V alloy by closed-field unbalanced magnetron sputtering (CFUBMS) and micro arc oxidation (MAO) techniques
Yazar: EBRU EMİNE DEMİRCİ
Danışman: PROF. DR. YAŞAR TOTİK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Düşük ağırlık, yüksek mukavemet ve kimyasal kararlılık gibi mükemmel özelliklere sahip titanyum ve alaşımları hızla gelişen teknolojinin birçok alanında kullanılmaktadır.  Diğer taraftan özellikle aşırı yük ve agresif çevrelerdeki aşınma ve korozyon davranışlarının zayıf olması, bu alaşımların yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi ihtiyacını ortaya çıkarmıştır.  Son yıllarda hızla gelişen yüzey mühendisliği alanındaki çalışmalara paralel olarak geliştirilen yüzey işlemleri ile titanyum ve alaşımlarının yüzey özellikleri nispeten iyileştirilebilmektedir. Özellikle üstün aşınma ve korozyon dirençli sert, metal içerikli Elmas Benzeri Karbon (DLC) kaplamaların titanyum ve alaşımları üzerine büyütülmesi ile ilgili birçok teknik geliştirilmektedir. Ancak titanyum ve alaşımları ile DLC kaplama arasındaki mekanik uyumsuzluk bu kaplamaların da kullanımını sınırlandırmaktadır. 
 Bu çalışma; Ti6Al4V alaşımının yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi amacı ile CFUBMS yöntemi ile Ti-DLC kaplamaların büyütülmesi ve taban malzeme ile kaplama arasındaki mekanik uyumsuzluğun minimize edilmesi için MAO yöntemi ile bir ara oksit tabakasının büyütülmesi üzerine odaklanmıştır.  Hem MAO hem de CFUBMS kaplama işlemlerinde kullanılan etkin kaplama parametreleri ve seviyeleri L9(34) deney planı kullanılarak Taguchi deney tasarım yöntemine göre optimize edilmiştir. Kaplamaların yapısal, mekanik, aşınma, korozyon ve tribokorozyon davranışları SEM, 3D yüzey profilometresi, XRD, Raman, dinamik ultramikro sertlik ölçme cihazı, Pin-On-Disk, potansiyostat, tribokorozyon test hücresi ve çizme test cihazları kullanılarak analiz edilmiştir. Adhezyon açısından optimize edilen bu dubleks yüzey işlemi ile Ti6Al4V alaşımı üzerine büyütülen Ti-DLC filmlerin; hem adhezyonu iyileştirilmiş hem de mekanik uyumsuzluğu giderilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Titanyum alaşımları, MAO, Ti-DLC, Taguchi Deney Tasarımı, 
Aşınma, Korozyon, Adhezyon ve Tribokorozyon Özellikleri.

Abstract:
Titanium and its alloys, which have excellent properties such as low weight, high strength and chemical stability, are used in many fields of rapidly developing technology. On the other hand, due to the poor wear and corrosion behavior under overload and aggressive environment, there is a need to improve the surface properties of these alloys. Surface properties of titanium and its alloys have been partially improved with surface processes that have been developed in parallel with the rapidly developing studies in the field of surface engineering in recent years. Several techniques have been developed especially related to the growth of Diamond Like Carbon (DLC) coatings which are hard, metal content and have superior wear and corrosion resistance on titanium and its alloys. However, the mechanical mismatch between the DLC coating and titanium and its alloys also limiting the utility of these coatings.
This study focused on the purpose of improving the surface properties of Ti6Al4V alloy by Ti-DLC coating with CFUBMS method and by the growth of an intermediate oxide layer for minimizing the mechanical mismatch between the substrate and coating with MAO method. The effective coating parameters and levels, which are used both in MAO and CFUBMS processes, were optimized according to the L9(34) experimental design of the Taguchi Experiment Design Method. Structural, mechanical, wear, corrosion and tribocorrosion behaviors of coatings were analyzed with XRD, Raman Spectroscopy, SEM, 3D Surface Profilometer, Dynamic Ultra Micro Hardness Tester, Pin-On-Disk, Potansiostat, Tribocorosion Cell and Scratching Test Equipments. By the optimization of this duplex surface process in terms of adhesion, adhesion was enhanced and mechanical mismatch was removed of the Ti-DLC films growth on Ti6Al4V alloy.

Keywords: Titanium Alloys, MAO, Ti-DLC, Taguchi Experiment Design, Wear, 
Corrosion, Adhesion and Tribocorrsion Properties