Akımsız kaplama yöntemi ile seramik partikül takviyeli nikel esaslı kompozit kaplamaların geliştirilmesi
Development of ceramic particle reinforced nickel based composite coatings with electroless coating method
Yazar: HASAN ALGÜL
Danışman: PROF. DR. AHMET ALP
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Akımsız nikel kaplamalar sahip olduğu üstün özellikleri sebebiyle alüminyum yüzeyinin geliştirilmesini içeren çok sayıda çalışmada konu edilmektedir. Bu tezde, ikili NiB ve NiP sisteminin kimyasal ve fiziksel özelliklerinin geliştirilmesinde akımsız çok alaşımlı nikel kaplamalar seçilmiştir. Literatür araştırmasında çok alaşımlı nikel kaplamalar konusunda birçok çalışma yer alırken, bor ve fosforun birlikte bulunduğu akımsız kaplamaları konu edinen çalışmalar az sayıdadır. Bu çalışma bağlamında, iki farklı indirgeyici bir arada kullanılarak indirgenen nikel, bor ve fosfor ile birlikte biriktirilerek NiBP kaplamalar elde edilmiş ve NiX (X=B,P) kaplamalar ile karşılaştırmalı analizleri sunulmuştur. Akımsız kompozit kaplamalar, aşınma direnci yanı sıra korozyon dayanımını arttırması sebebiyle birçok uygulamada kullanılmaktadır. NiBP matrisinde yer alan ikincil seramik partikülerin etkisini incelemek amacıyla, Si3N4 ve SiC partikülleri takviye edilerek NiBP-Si3N4 veNiBP-SiC kaplamalar elde edilmiştir. Elde edilen kaplamaların yüzey ve kesit mikroyapıları SEM ile analiz edilirken, korozyon özellikleri NaCl solüsyonu kullanılarak Tafel ekstrapolasyon yöntemiyle belirlenmiştir. Bunun yanı sıra, kaplamaların sertliğinin belirlenmesinde ısıl işlem öncesi ve sonrası numune kesitlerine nano indentasyon tekniği uygulanmıştır. Üretilen kaplamaların aşınma davranışları, DIN 50 324 ve ASTM G 99-95a standartlarında levha üzerine bilye tekniğiyle 6 mm Al2O3 bilye kullanılarak gerçekleştirilen testler ile belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar, en iyi korozyon ve aşınma performansının 20 g/L Si3N4 seramik partikül konsantrasyonu içeren banyoda elde edildiğini göstermiştir.

Abstract:
Studies focused on the electroless nickel coatings onto aluminum substrates has increased due to their excellent properties for many applications to enhance the surface properties of the aluminum. In the present thesis, development of electroless nickel polyalloy deposits is considered as the most effective method to alter the chemical and physical properties of binary NiP and NiB alloy system. Although many researchs on polyalloys of electroless nickel deposition were reported in literature, there are few works on electroless coatings with combined boron and phosphorus. In this thesis, two different reducing agents are used simultaneously to reduce nickel and impregnate the boron and phosphorous into reduced nickel matrix. The evolution mechanism of electroless NiBP deposition and NiX (X=B,P) systems were examined comparatively. Electroless composite coatings have been widely used in many applications to provide protection against corrosion as well as wear. In order to analyze the effect of the secondary ceramic particles in NiBP matrix, Si3N4 and SiC particulates were incorporated into NiBP coatings. The surface and cross-section microstructures of the coatings were observed with Scanning Electron Microscopy (SEM). The corrosion properties were characterized by Tafel extrapolation method in NaCl solution. Moreover, nanoindentation tests were performed on the cross-section of deposits before and after the heat treatment to measure the hardness. Tribological tests were performed on a reciprocating ball-on-disk against an ø 6 mm Al2O3 ball according to DIN 50 324 and ASTM G 99-95a standards in a ball-on-disk configuration. The results showed that the best corrosion and tribological performance was obtained in the composite coatings prepared with 20 g/L Si3N4 ceramic particles in the NiBP coating bath.