Surface treatment of Ti-6Al-4V alloy by thermal oxidation
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
Titanyum alaşımları üstün özellikleri sayesinde, medikal aygıtları da içeren çeşitli uygulama alanlarında kullanılmaktadır. Fakat uzun süreli ve etkin kullanımları yetersiz tribolojik özellikleri nedeniyle kısıtlanmaktadır. Tİ-6A1-4V alaşımı mekanik özelliklerinin yanısıra hafifliği ve korozyon direnci ile, özellikle ortopedik implant uygulamaları için tercih edilen bir malzeme olmasına rağmen uygulama sürecinde aşınma etkisi ile oluşan parçacıklar implantı çevreleyen dokunun tepki vermesine neden olur ve implantın kısa bir süre sonrasında değiştirilmesini gerektirir. Titanyum alaşımlarının medikal uygulamalar için vazgeçilmez olması, yetersiz aşınma özelliklerinin yüzey işlemleri ile geliştirilmesini gerekli kılmaktadır. Termal oksidasyon yöntemi ile görece kalın TİO2 ve yüzeyden içeri doğru gelişen oksijen difüzyon tabakası elde edilmektedir. Basitliği ve uygulama kolaylığının yanısıra sağladığı yüzey özellikleri ile iyileştirilmiş korozyon direnci ve aşınma performansı sağlamaktadır. Bu çalışmada, soğuk işlem görmüş Tİ-6A1-4V alaşımının termal oksidasyon koşullan araştırılmıştır. Kütlesel sertlikten fedakarlık yapmadan, mekanik olarak kararlı ve korozyona dirençli yüzey tabakası oluşturan oksidasyon koşullarının belirlenmesi amaçlanlandığından, bu oksidasyon koşullarında işlem gören alaşımın aşınma ve korozyonlu aşınma davranışları değerlendirilmiştir Yüzey tabakasının karakterizasyonu mikroskopik incelemeler, ultramikrosertlik ölçümleri ve X-ışını difraksiyon analizi ile gerçekleştirilmiştir. Farklı işlem koşulları sonucu elde edilen yüzeylerin görece korozyon direnci 5 M HC1 çözeltisinde test edilmiştir. Buna göre 600°C'de 60 saat oksidayon sonucu elde edilen yüzeyin korozyona karşı en fazla direnci gösterdiği belirlenmiştir. Aşınma testleri kayma aşınması durumunu temsil eden aşınma cihazında gerçekleştirilmiştir. Kuru ve % 0,9 NaCl içeren ortamlarda gerçekleştirilen deneylerinde 600°C'de 60 saat yapılan oksidasyon ile aşınma direncini aşın miktarda arttığı görülmüştür. % 0.9 NaCl içeren çözeltide gerçekleştirilen aşınma deneylerinde yüzey işlemi uygulanmamış alaşıma nazaran oksidasyon sonrası aşınma direnci 25 kat artmıştır. Although titanium alloys present excellent properties for various applications, including medical devices, their poor tribological performance limits their long-term efficiency in human body. The well-known Tİ-6A1-4V alloy is a favorable material especially for orthopedic implants which provides the combination of desired mechanical properties such as high yield strength, fatigue strength and fracture toughness in conjunction with low weight and good corrosion properties. However, detrimental effects of wear induced particle release and eventual adverse tissue reactions results with the need of revision surgery in short term after implantation. It is a matter of concern to improve the wear properties of titanium alloys by means of surface engineering, since they are the most appropriate materials for biomedical applications. Thermal oxidation is a simple way of producing wear resistant surfaces for titanium alloys. By utilizing the suitable treatment condition, modified surface layer, which is composed of TİO2 and oxygen diffusion zone, provides enhanced corrosion and wear properties for titanium alloys. In this study, comparative investigation of thermal oxidation treatment for cold worked Tİ-6A1-4V was carried out. Since the aim was to form a mechanically stable and corrosion resistant surface without sacrifying the bulk hardness, the optimum oxidation conditions were determined for further evaluation of wear and corrosion wear performance. Characterization of modified surface layers were carried out by means of microscopic examinations, ultramicrohardness tests and X-ray diffraction analysis. Relative corrosion resistance of untreated and oxidized samples revealed by accelerated corrosion tests in a solution of 5M HC1. The examined Tİ-6A1-4V alloy exhibited excellent resistance to corrosion after oxidation at 600°C for 60 hours. Wear tests were conducted on a reciprocating wear tester in dry sliding condition and in a 0.9 % NaCl solution. Oxidation of Tİ-6A1-4V alloy at 600°C for 60 hours improved both dry sliding and corrosion wear resistance, significantly. In 0.9 % NaCl solution, oxidized alloy exhibited 25 times higher wear resistance than the untreated alloy.
Collections