Bakır yüzeyinde üretilen bakır karbür yüzey kompozitlerinin fiziksel, mekanik ve korozyon özelliklerinin araştırılması
Investigation of physical, mechanical and corrosion properties of copper carbide surface composites produced on copper surface
Yazar: CİHAN ÖZORAK
Danışman: DOÇ. DR. SERKAN ISLAK
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Bakır kaplama = Copper plating ; Yüzey kaplama = Surface coating

Özet:
Bu tez çalışmasında, bakırın aşınma özelliklerinin geliştirilmesi ve elektriksel özelliklerinin ise minimum etkilenmesi hedeflenmiştir. Bu sebeple elektrolitik bakır üzerine bakır matriksli karbür takviyeli yüzey kompozitleri plazma sprey kaplama yöntemiyle kaplanmıştır. Karbür olarak SiC, B4C ve WC-Co kullanılmıştır. Bu karbürlerin miktarının tribolojik, korozyon ve fiziksel özellikler üzerine etkisini araştırmak amacıyla her biri için ağırlıkça %5, %10 ve %20 olarak ilave edilmiştir. Aşınma özelliklerin belirlenmesi için ileri-geri hareketli aşınma, korozyon özelliklerinin belirlenmesi için ise potansiyodinamik yöntem kullanılmıştır. Üretilen kaplamaların mikroyapı özellikleri ve faz dağılımının tespiti amacıyla optik mikroskop, SEM-EDS ve XRD analizleri yapılmıştır. Kaplama tabakalarının elektriksel iletkenlikleri girdap akımları prensibine göre gerçekleştirilmiştir. 
Silisyum karbür ve bor karbürün dekompoze olduğu XRD analizlerinden ve SEM-EDS, Mapping analizlerinden anlaşılmaktadır. Tungsten karbür kobaltta metalik ve intermetalik bileşikler oluşmuştur. Tüm kaplamaların sertlik değerleri alt malzemenin sertlik değerinden yüksektir. Her bir kaplamada katkı oranının artmasıyla sertlikler artış göstermiştir. En yüksek sertlik değerinin tungsten karbür kobalt katkısında olduğu ve yaklaşık olarak ana malzemenin sertlik değerinin 1.8 katı olduğu belirlenmiştir. Aşınma özellikleri incelendiğinde bakır altlık ve kaplama tabakalarında hem abrasif hem de adhesif aşınma türleri gözlenmiştir. Tüm numunelerde yükün artmasıyla malzeme kaybı da artmaktadır. Korozyon sonuçları irdelendiğinde tüm numuneler arasında en düşük akım yoğunluğunun kaplamasız altlık malzemede olduğu görülmektedir. Numunelerin kaplanmasıyla birlikte akım yoğunluğunun artmasıyla birlikte korozyon hızlarıda artmaktadır. Tüm numunelerin elektriksel iletkenlik sonuçları karşılaştırıldığında kaplamadaki karbür oranının artmasıyla elektriksel iletkenlik azalmaktadır. Aynı zamanda kaplamadaki katkı miktarının artması da gözenekliliğin artmasına neden olmuştur.

Abstract:
This thesis aims to improve the tribological properties of copper and to minimize its alteration of electrical properties. For this reason, copper carbide surface composites on electrolytic copper are coated with plasma spray coating method. SiC, B4C and WC-Co were used as carbide. These carbides have been added 5%, 10% and 20% by weight to investigate the effect on tribological, corrosion and physical properties. For the tribological properties, Ball-on-Flat Sliding wear method is used. Potentiodynamic method was used for corrosion. For the microstructure properties and phase composition of the produced coatings, optical microscope, SEM-EDS and XRD analyzes were used. The electrical conductivity of the coating layers is based on the eddy currents principle.
It can be observed that silicon carbide and boron carbide are decomposed in the result of XRD analyses, SEM-EDS, and Mapping analyses.  Also, at tungsten carbide-cobalt Co6W6C, W2C and WC phases were detected through XRD analyses. The hardness values of all coatings are higher than the hardness of the substrate. Hardness values increased with increasing rate of additive in each coating. The highest hardness value is tungsten carbide-cobalt. Also, it can be seen that the hardness value of tungsten carbide-cobalt is approximately 1.8 times of the hardness value of the substrate material. Both abrasive and adhesive wear types were observed in the copper substrate and coating layers. The increase of the load in all samples cause a rise of the loss of material. Through the examinations of corrosion results of all samples, it is observed that the lowest current density is in the uncoated substrate material. Coating the samples increased the current density. The results of electrical conductivity tests decrease with the increase in carbide ratio in the coating. At the same time, the increase in the amount of additive in the coating also caused the increase in porosity.