PEO ve PVD yöntemi ile büyütülen katı yağlayıcı kaplamaların tribolojik ve tribokorozyon davranışlarının araştırılması
Investigation of tribological and tribokorosion behavior of solid lubricant coatings growed with PEO and PVD methods
Yazar: REZA MATIN
Danışman: PROF. DR. YAŞAR TOTİK ; DOÇ. DR. EBRU EMİNE ŞÜKÜROĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Amaç: Enerji kaybını ve yüzey problemlerinin sebep olduğu hasarların etkisini azaltmak için son zamanlarda malzemelere yeni özellikler katma veya özellikleri geliştirmeye yönelik çalışmalar önem kazanmıştır. Hafif alaşımların özellikle aşırı yük ve agresif ortamlarda aşınma, korozyon ve tribokorozyon gibi davranışlarının yetersiz olması, bu alaşımların yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi ihtiyacını ortaya çıkarmıştır. Bu çalışmamızda AA2014 ve Cp-Ti alaşımlarının mekanik, tribolojik ve tribokorozyon davranışlarının iyileştirilmesi amacıyla, plazma elektrolitik oksidasyon (PEO) ve Fiziksel Buhar Biriktirme (PVD) yöntemleri ile malzemeler kaplanmıştır.
Yöntem: PEO ve PVD yöntemleri kullanılarak AA2014 ve Cp-Ti üzerine Al2O3/MoS2 ve TiO2/MoS2 ve MoS2-Ti kompozit kaplamalar büyütülmüştür. Farklı parametrelerde ve kaplama yöntemleri ile büyütülen nanokompozit kaplamaların, yapısal, mekanik, tribolojik, korozyon ve tribokorozyon davranışları XRD, SEM, çizik testi, pin-on-disk aşınma, elektrokimyasal korozyon ve tribokorozyon testleri kullanılarak analiz edilmiştir.
Bulgular: PEO ile büyütülen Al2O3/MoS2 ve TiO2/MoS2 kaplamalarda en yüksek kritik yük (Lc) değerleri sırasıyla 14 N ve 32 N ve PVD ile büyütülen MoS2-Ti kaplamaların, 10N ve 27N olarak elde edilmiştir. PEO ile büyütülen kaplamaların sürtünme katsayısı değerleri 0,117-0,453 arasında değişirken, PVD ile yapılan kaplamalarında sırasıyla 0,086-0,147 aralığında elde edilmiştir. En düşük korozyon akım yoğunlukları PEO kaplamalarda 25.10-9 A/cm2,   55.10-9 A/cm2 ve PVD kaplamalarda ise 119.10-5 A/cm2, 102.10-8 A/cm2 olarak elde edilmiştir.  Büyütülen nanokompozit kaplamaların, açık devre potansiyel (OCP) değerleri yaklaşık olarak sırasıyla -0,29 V, -0,34 V, -0,43 V ve -0,22 V olarak belirlenmiştir.
Sonuç: PEO ve PVD yöntemleriyle büyütülen kaplamaların, yapısal, mekanik, korozyon, aşınma ve tribokorozyon davranışları üzerinde etkili olduğu ve bu davranışları önemli derecede iyileştirdiği gözlemlenmiştir.

Anahtar Kelimeler: PEO, PVD, Katı yağlayıcı, Hafif Alaşımlar, Aşınma, Korozyon ve Tribokorozyon

Abstract:
Purpose: As to reduce the energy loss or the effects of damages caused by surface problems, study for adding new properties to materials or improving properties has been recently significant. The insufficient manner of light alloys like abrasion, korosion and tribokorosion especially in high-load and aggressive environments, has revealed the need to improve the surface properties of these alloys. In this study, base materials were coated with plasma electrolytic oxidation (PEO) and Physical Vapor Deposition (PVD) methods in order to improve the mechanical, tribological and tribokorosion manner of AA2014 and Cp-Ti alloys.
Method: By using PEO and PVD methods, Al2O3/MoS2, TiO2/MoS2 and MoS2-Ti composite coatings were coated on AA2014 and Cp-Ti. Structural, mechanical, tribological, korosion and tribokorosion manners of nano-composite coatings which were developed by different coating parameters and methods, were analysed by using XRD, SEM, scratch test, pin-on-disc wear test, electrochemical korosion and tribokorosion.
Method: The highest critical load (Lc) values of Al2O3/MoS2 and TiO2/MoS2 coatings developed by PEO, were obtained as 14 N and 32 N, and 10 N and 27 N for MoS2-Ti coatings developed by PVD, respectively. While the friction coefficient values of the coatings developed by PEO varied between 0.117 and 0.453, they were obtained in the range of 0.086-0.147, respectively, for the coatings made of PVD. Korosion current densities were obtained as -25.10-9 A/cm2, 55.10-9 A/cm2 for PEO coatings and -119.10-5 A/cm2, 102.10-8 A/cm2 for PVD coatings. The open circuit potential (OCP) values of the developed nano-composite coatings were determined as approximately -0.29 V, -0.34 V, -0.43 V and -0.22 V, respectively.
Findings: It was observed that coatings developed by PEO and PVD methods, were effective in structural, mechanical, korosion, abrasion and tribo-korosion manners as the coatings improved the manners significantly.

Results: PEO, PVD, Solid lubricant, MoS2, AA2014, Cp-Ti, Wear, Korosion, Tribological and Tribokorosion Properties