Termal Oksidasyon Yöntemiyle Ti6Al4V Alaşımı Üzerine TiO2 Oksit Tabakasının Kaplanması ve Kaplamanın Özelliklerinin İncelenmesi
AbstractTitanyum ve alaşımlarının sahip oldukları üstün mekanik özellikler sebebi ile birçok alanda (otomotiv, savunma sanayi ve biyomedikal) tercih edilmesine neden olmuştur [1]. Ti ve alaşımları; çelikle kıyaslandıklarında daha düşük yoğunluklarından dolayı uzay ve uçak sanayinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. İnsan vücudundaki biyouyumluğu sebebi ile tıbbi mühendislik alanında da geniş uygulama alanlarında yer bulmaktadır. Fakat Ti ve alaşımaları sahip oldukları pozitif mekanik özelliklerinin yanında düşük aşınma, korozyon özellikleri nedeniyle birçok uygulamada kullanımını sınırlandırmatadır. Titanyum alaşımları normal şartlar altında yüzeyinde doğal bir oksit filmine sahiptir. Bu tabaka ince olması ve zayıf adezyon özelliğinden dolayı mekanik etkilere karşı tamamen koruma sağlayamamaktadır [1,2]. Titanyum alaşımlarının bu özelliğinin geliştirilmesi amacıyla yüzey iyileştirme çalışmaları yapılmaktadır. Termal oksidasyon yöntemi bu amaçla uygulanan yöntemlerden bir tanesidir. Termal oksidasyon, titanyum ve alaşımlarının yüzeyinde kalın oksit tabakası oluşturan yüksek sıcaklık oksidasyon işlemidir [2-4]. Atmosferik koşullarda yüksek sıcaklıkta gerçekleştirilen termal oksidasyon işlemi, uygulamanın basitliği ve işlem maliyetinin düşük olması nedeniyle diğer yüzey modifikasyon işlemleri arasında öne çıkmaktadır. Bu basit işlem, korozyon ve aşınmanın birlikte etkin olduğu biyomedikal uygulamalarda kullanılan titanyum ve alaşımları için umut vaat etmektedir [5]. Bu çalışmada oksidasyon işlemi normal atmosferik koşullarda Protherm laboratuvar tipi fırında 600⁰C ve 650 ⁰C’ler de 1-2-4-8-16-24-48-72 saat sürelerinde Ti6Al4V alaşımı için yapılmıştır. Kaplama tabakasının karakterizasyonu SEM mikroskobu, elementel analizi ve X-Işını difraksiyon analiziyle gerçekleştirilmiştir. Şekil 1’de Ti6Al4V alaşımının 600⁰C ve 650 ⁰C’ler de ve farklı sürelerde okside olmuş SEM görüntüleri verilmiştir. 650⁰C’de 1 saat beklenen numunede oksidasyon işlemi başlamış olsa bile henüz yüzey tamamen kaplanmamıştır. Kaplamanın yüzeye başarıyla yapışması 8 saat sonrasında gerçekleşmiştir. Homojen kaplama 48 saat süreyle kaplanan numunede elde edilmiştir. 72 saat beklenen numunelerde yer yer dökülmeler meydana gelmiştir. 600⁰C de 1 saatte oksit oluşumu tespit edilmiş olsa da azalan işlem sıcaklığı nedeni ile 72 saatlik numunede kaplanın daha homojen olduğu şekil1(h)’dan görülmektedir.