Ardışık sol-jel daldırma yöntemi ile fonksiyonel seramik kompozitlerin hafif metaller üzerine kaplanabilirliğinin incelenmesi
Investigation of the coating ability of functional ceramic composites on lightweight metals by the sequential sol-gel dip coating method
- Tez No: 994385
- Danışmanlar: DOÇ. DR. NİLHAN ÜRKMEZ TAŞKIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Morfoloji, Makine Mühendisliği, Engineering Sciences, Morphology, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Trakya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
AZ91 Mg alaşımının biyomedikal uygulamalarda biyobozunur implant malzemesi olarak kullanılabilirliği, yüksek korozyon hızı ve yüzey kararsızlığı nedeniyle sınırlıdır; bu sorunlar çoğunlukla yüzey mühendisliği yaklaşımlarıyla giderilmeye çalışılmaktadır. Bu tez çalışmasında AZ91 alaşımı üzerinde, hidroksiapatit (HAp) ve fonksiyonel katkılar nano-silika (n-SiO₂) ile nano-grafen (n-Gr) içeren seramik hibrit kaplamaların, ardışık sol–jel daldırma yöntemiyle kaplanabilirliği araştırılmıştır. Çalışmanın özgün yönü, literatürde yaygın olan“çoklu daldırma–tek sinterleme”yaklaşımından farklı olarak, her daldırma adımından sonra düşük sıcaklıkta sinterleme uygulanmasına dayanan ardışık kaplama stratejisinin kullanılmasıdır. Böylece bir sonraki katmanı destekleyecek daha yoğun, daha kararlı ve aderansı güçlendirilmiş bir alt yüzey oluşturulması hedeflenmiştir. Deneysel çalışmalarda AZ91 numuneleri üç farklı sol–jel sistemle kaplanmıştır: yalnızca HAp içeren sol, HAp + n-SiO₂ içeren hibrit sol ve HAp + n-SiO₂ + n-Gr içeren hibrit sol. Daldırma parametreleri sabit tutulurken sinterleme sıcaklığı (özellikle 460 °C ve 500 °C), sinterleme çevrim sayısı (1×–2×–3×) ve atmosfer koşulları (hava—korumasız, N₂—inert) değişken olarak ele alınmıştır. Kaplama sonrası yüzey morfolojisi ve tabaka sürekliliği SEM ile elementel bileşim ile kaplama–altlık etkileşimi EDS ve element haritalandırma analizleriyle değerlendirilmiştir. Bulgular, 500 °C'de hava atmosferinde yürütülen ısıl işlemlerin Mg altlıkta oksidasyonu ve yer yer yanmayı artırarak kaplama bütünlüğünü bozduğunu göstermiştir. Buna karşın 460 °C'de N₂ atmosferinde uygulanan ardışık sinterleme, oksidasyonu sınırlamış; HAp ve hibrit kaplamalarda sürekliliği artırmış ve yüzey çatlaklarını azaltmıştır. SiO₂ katkısı daha kompakt ve homojen bir film oluşumunu desteklemiş; HAp + n-SiO₂ + n-Gr içeren hibrit kaplamalarda ise özellikle inert atmosferde 1×–2× sinterleme sonrasında altlık etkisinin azaldığı ve fazların yüzeye daha dengeli dağıldığı daha süreklilik gösteren bir morfoloji elde edilmiştir. Sonuç olarak, AZ91 üzerinde ardışık sol–jel daldırma ve her katman sonrası sinterleme yaklaşımının, fonksiyonel seramik hibrit kaplamalar ile birlikte kullanıldığında yüzey bütünlüğü ve potansiyel korozyon direnci açısından biyomedikal implant uygulamalarıyla uyumlu, umut verici bir yöntem olduğu ortaya konmuştur.
Özet (Çeviri)
The applicability of AZ91 magnesium alloy as a biodegradable implant material is limited by its high corrosion rate and surface instability; therefore, these drawbacks are commonly addressed through surface engineering approaches. In this thesis, the coatability of ceramic hybrid coatings containing hydroxyapatite (HAp) and the functional additives nano-silica (n-SiO₂) and nano-graphene (n-Gr) on AZ91 alloy was investigated using a sequential sol–gel dip-coating method. The novelty of the study lies in employing a sequential coating strategy based on low-temperature sintering after each dipping step, in contrast to the widely used multiple-dip–single-sinter approach. This strategy aimed to create a denser, more stable, and more strongly adherent sub surface to support the subsequent layer.AZ91 specimens were coated using three different sol–gel systems: a sol containing only HAp, a hybrid sol containing HAp + n SiO₂, and a hybrid sol containing HAp + n-SiO₂ + n-Gr. The dipping parameters were kept constant, while the sintering temperature (especially 460 °C and 500 °C), the number of sintering cycles (1×–2×–3×), and the atmospheric conditions (unprotected air and inert N₂) were treated as variables. After coating, surface morphology and layer continuity were examined by SEM, and elemental composition as well as coating substrate interactions were evaluated using EDS and elemental mapping analyses. The results showed that heat treatments performed at 500 °C in air promoted oxidation and localized burning of the Mg substrate, thereby deteriorating coating integrity. In contrast, sequential sintering at 460 °C under an N₂ atmosphere limited oxidation, improved the continuity of HAp and hybrid coatings, and reduced surface cracking. The SiO₂ additive contributed to a more compact and homogeneous film structure. For the HAp + n-SiO₂ + n-Gr hybrid coatings, improved continuity—particularly after 1×–2× sintering under inert atmosphere—was obtained, with a reduced substrate effect and a more uniform distribution of phases on the surface. Overall, the findings demonstrate that sequential sol–gel dip-coating combined with post-layer sintering is a promising method for AZ91 alloy in biomedical implant applications in terms of surface integrity and potential corrosion resistance.
Benzer Tezler
- Ardışık ve geleneksel sol-jel daldırma kaplama yöntemleri ile 7075 alaşımı üzerine kaplanmış Ca / P esaslı seramik kaplamaların özelliklerinin karşılaştırılması
Comparison of the properties of Ca / P based ceramic coatings coated on 7075 alloy with sequential and conventional sol-gel dip coating methods
ÖYKÜ TÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriTrakya ÜniversitesiUygulamalı Bilimler ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NİLHAN ÜRKMEZ TAŞKIN
- ZnO ve CdO ikili yarıiletken bileşiklerin sılar ve sol- jel teknikleriyle büyütülmesi ve yapısal analizleri
Growth of ZnO and CdO binary semiconductor compounds by silar and sol-gel techniques and their structural analyses
EMİNE KORKMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET YILDIRIM
- Preconcentration and speciation of iron by using renewable surface flow injection analysis system (RS-FIA)
Yenilenebilir yüzey akışa enjeksiyon analiz sistemi kullanarak demirin ön zenginleştirilmesi ve türlendirilmesi
SERAP TEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜRVET VOLKAN
- Bazı ikili yarı iletkenlerde kontak çalışmaları
Contact studies in the some binary semiconductors
BETÜL CEVİZ ŞAKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Fizik ve Fizik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET YILDIRIM
- Nikel oksit filmlerinin farklı yöntemlerle elde edilmesi ve bazı fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Deposition of the nickel oxide films with different methods and investigation of some of its physical properties
TURAN TAŞKÖPRÜ
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EVREN TURAN
PROF. DR. MUHSİN ZOR