Saf titanyum (CP-Ti) ve titanyum alaşımının (Ti-6AI-4V) yüzey özelliklerinin geliştirilmesi

Abstract

Titanyum ve alaşımları, yüksek mukavemet/ağırlık oranı, düşük yoğunluk, iyi korozyon direnci ve biyouyumluluk özellikleri nedeniyle otomotiv, havacılık, denizcilik, biyomedikal, kimya vb. gibi sektörlerde kullanılmaktadır. Ancak, yüksek sürtünme katsayıları ile beraber düşük aşınma direnci sergilemeleri, titanyum ve alaşımlarının mühendislik uygulamalarını kısıtlamaktadır. Bu nedenle aşınma özeliklerinin iyileştirilmesi için titanyum ve alaşımlarına çeşitli yüzey modifikasyon işlemleri uygulanmaktadır. Bu çalışmanın temel amacı, ticari saf titanyum (CP-Ti) ve titanyum alaşımının (Ti-6Al-4V) yüzey özelliklerinin geliştirilmesidir. CP-Ti’un yüzeyi akımsız Ni–B ile kaplanırken, Ti-6Al-4V alaşımının yüzeyinde pulse akım (PC) elektrolitik kaplama metoduyla nikel ve farklı içeriklerde grafen (0,1 g/l ve 0,2 g/l) kompozit kaplama oluşturulmuştur. Yüzey morfolojisi, mikroyapı ve faz analizi sırasıyla Enerji Dağılımlı X-ışınları Spektrometresi (EDS) ile donatılmış Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Optik Metal Mikroskop (OM) ve X-Işını Kırınımı (XRD) ile analiz edilmiştir. Elde edilen Ni-B kaplaması ve farklı içeriklerde grafen kompozit kaplama, işlem görmemiş CP-Ti'ye ve Ti-6Al-4V alaşımına kıyasla önemli ölçüde daha düşük aşınma hızı, kararlı sürtünme katsayısı ve yüksek sertlik sergilemiştir.

Titanium and its alloys, high strength / weight ratio, low density, good corrosion resistance and biocompatibility properties due to automotive, aerospace, marine, biomedical, chemistry and so on. used in such industries. However, their low wear resistance combined with high friction coefficients limit the engineering applications of titanium and its alloys. For this reason, various surface modification processes are applied to titanium and its alloys in order to improve the wear properties. The main purpose of this study is to improve the surface properties of commercial pure titanium (CP-Ti) and titanium alloy (Ti-6Al-4V). While the surface of the CP-Ti is coated with a current-free Ni-B, on the surface of the Ti-6Al-4V alloy, a pulse-flow (PC) electrodeposition method is used to form graphene (0,1 g/l ve 0,2 g/l) composite coatings in nickel and different contents. Surface morphology, microstructure and phase analysis were analyzed by Scanning Electron Microscope (SEM), Optical Microscope (OM) and X-Ray Diffraction (XRD) equipped with Energy Divided X-ray Spectroscopy (EDS), respectively. The obtained Ni-B coating and the graphene composite coating in different contents exhibited a significantly lower wear rate, stable coefficient of friction and high hardness compared to untreated CP-Ti and Ti-6Al-4V alloy.