Soğuk altlık tekniğiyle TiO2 üzerinde nano boyutlu Ag yapılarının üretilmesi ve incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, vakum ortamında soğuk altlık tekniğiyle yeni deneysel süreçler kullanılarak Ti esaslı malzemelerin yüzeyine gümüş kaplanması ve oluşan TiO2-Ag ikili yapısının incelenmesi amaçlanmıştır. Titanyum ve alaşımları (Ti-6Al-4V); kararlı yapıları, yüksek mukavemet/ağırlık oranları, yüksek korozyon dirençleri, işlenebilir ve biyouyumlu olmaları nedeniyle çok çeşitli uygulamalarda genellikle tercih edilmektedir. Bu tezde kullanılan soğuk altlık tekniğinde ince film oluşma süreci soliton büyüme mekanizması ile gerçekleşmektedir. Soliton mekanizmasının en önemli özelliği altlık yüzeyinin eşit boyutta nano parçacıklarla kaplanmasıdır. Kaplama materyali olarak fotoelektronik teknolojisi başta olmak üzere antibakteriyel özelliği nedeniyle sağlık alanında da kullanılan gümüş iyonları tercih edilmiştir. Özel olarak hazırlanan düzenek ile 100-300 K altlık sıcaklığında Ag kaplı örnekler hazırlandıktan sonra örneklerin yapısal ve morfolojik özellikleri incelenmiştir. Ag katmanlarının kübik yapıda büyüdüğü ve altlık sıcaklığı azaldıkça Ag yapıya ait piklerin şiddetlerinin arttığı X-ışını kırınım desenlerinden belirlenmiştir. Buna paralel olarak altlık sıcaklığı azaldıkça kaplanan gümüş miktarının arttığı enerji ayırmalı X-ışını spektroskopisi ölçümlerinden belirlenmiştir. Taramalı elektron mikroskobu ölçümleri, altlık sıcaklığı azaldıkça Ag katmanlarında tane boyutlarının küçüldüğünü ve 100-200 K sıcaklık aralığında hazırlanan Ag filmlerinin eşit boyutlu nano parçacıklar şeklinde kaplandığını göstermiştir. Bu sıcaklık aralığında büyütülen kaplamaların korozyon direncinin fazla olduğu gözlenmiştir. Bununla birlikte 100-200 K sıcaklık bölgesinde elde edilen nano boyutlu Ag kaplamalarında beklenenin tersine sertlik değerinde azalma görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Soğuk Altlık Tekniği, Soliton Mekanizması, TiO2, Ag Nano Parçacık. In this thesis study, it is aimed to cover the surface of Ti-based materials with Ag by using new experimental processes with cold substrate technique and to examine the TiO2-Ag binary structure. Titanium and its alloys (Ti-6Al-4V) are generally preferred due to their stable structure, high strength/weight ratios, high corrosion resistance, processability and biocompatibility in a wide range of applications. Thin film formation process is realized by soliton growth mechanism in the cold substrate technique used in this thesis. The most important feature of the soliton mechanism is the coating of the surface with equal size nano particles. Silver ions were preferred which are used especially in the photoelectronic technology also in the health field due to its antibacterial properties as coating material. The morphological and structural properties of the samples were examined after preparation of Ag coated samples at the substrate temperature of 100-300 K with specially prepared apparatus. It was determined from the X-ray diffraction patterns where Ag layers were grown in cubic structure and the intensity of Ag structure peaks increased as the substrate temperature decreased. Parallel to this, energy dispersive X-ray spectroscopy measurements was determined where the amount of Ag coated increased as the substrate temperature decreased. As the substrate temperature decreases, scanning electron microscope measurements showed that the particle sizes decreased in the Ag layers and the Ag films prepared in the 100-200 K temperature range were coated in equal sized nano particles. Higher corrosion resistance was observed in this temperature range, the coatings which has grown. On the other hand, nano-sized Ag coatings obtained in the 100-200 K temperature zone showed a decrease in the hardness value as expected. Keywords: Cold Substrate Technique, Soliton Mechanism, TiO2, Ag Nano Particles