Akımsız kaplama yöntemi ile çok alaşımlı Ni-W-P/Al₂O₃ kompozit kaplamaların geliştirilmesi
Development of multi-alloy based Ni-W-P/Al₂O₃ composites by electroless coating method
Yazar: İBRAHİM USTA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HARUN GÜL
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alaşımlar = Alloys ; Aşınma = Wear ; Kaplama = Coating ; Kompozit malzemeler = Composite materials ; Sertlik = Hardness

Özet:
Akımsız Nikel esaslı kaplamalar malzemelerin aşınma, sertlik ve korozyon gibi yüzey özelliklerinin geliştirilmesi bakımından endüstride sıklıkla kullanılmaktadır. Bu kullanım sıklığı, kaplama mühendisliği alanında Nikel esaslı kaplamaların, çoklu alaşımların ve kompozitlerin üretilmesini ve araştırılmasını popüler hale getirmektedir. Alüminyum ve alaşımları ise uygun maliyeti, iyi ısı iletkenliği, yüksek mukavemet/ağırlık özelliklerine sahip, geri dönüştürülebilir bir malzeme olduğu için endüstride demirden sonra en çok kullanılan malzemelerden biridir. Alüminyum alaşımlarının bu iyi özelliklerinin yanında düşük aşınma dayanımları ve düşük sertlikleri endüstrideki bazı kullanım alanlarını sınırlamaktadır. Bu çalışmada, alüminyum altlık üzerine kimyasal indirgeme yöntemi ile saf  Ni-W-P ve Ni-W-P/Al2O3 kompozit kaplamalar üretilmiştir. Yapılan çalışmada tungten oranının ve Al2O3 partikül miktarının etkisi incelenmiş olup, akımsız banyo içerisine farklı oranlarda sodyum tungsten ve alümina partikülleri eklenerek alaşım ve kompozit kaplamalar üretilmiş ve optimum sonuçların eldesi için üretilen kaplamaların karakterizasyonları çalışılmıştır. Üretilen kaplamaların mikroyapı görüntülerinin incelenmesi için Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FE-SEM) analizleri yapılmıştır. Kaplama tabakalarının faz yapıları belirlemek amacıyla ise X-ışını kırınım (XRD) analizi gerçekleştirilmiştir. Üretilen kaplamaların sertliklerinin ve aşınma özelliklerinin belirlenmesi için mikrosertlik ve CSM tribometer cihazları kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonrası kaplamaların sertlik değerlerinin 552 HV'den 700  HV'ye kadar arttığı görülmüştür. Sürtünme katsayısı ise Ni-W-P kaplamalarda 0,45 µ değerindeyken, Al2O3 partikül takviyesinin etkisi ile bu değer 0,1 µ'a kadar düşmüştür. Ayrıca aşınma oranları incelendiğinde kompozit kaplamadaki Al2O3 partikül artışı ile birlikte aşınma dayanımının arttığı tespit edilmiştir.

Abstract:
Electroless Nickel-based coatings are frequently used in the industry to improve the surface properties of materials such as wear, hardness and corrosion. This frequency of use makes the production and research of electroless Nickel-based coatings, multi-alloys and composites popular in the surface engineering. Aluminum and its alloys are among the most used materials in the industry after iron due to their cost-effectiveness, excellent thermal conductivity, high strength/weight properties, and being a recyclable material. 
In addition to these good properties of aluminum alloys, their low wear resistance and low hardness limit some usage areas in the industry. This study produced pure Ni-W-P and Ni-W-P/Al2O3 composite coatings on aluminum substrate by chemical reduction method. In the study, the effect of the tungsten ratio and the amount of Al2O3 particles was examined, and alloy and composite coatings were produced by adding sodium tungsten and alumina particles at different rates into the electroless bath, and the characterizations of the coatings produced were studied to obtain optimum results. 
Field Emission Scanning Electron Microscopy (FE-SEM) analyses were performed to examine the composite coatings microstructure images. X-ray diffraction (XRD) analysis was performed to determine the phase structures of the coating layers. A microhardness device was used to determine the hardness of the produced coatings. The CSM tribometer device was used to determine the coatings' abrasion resistance and friction coefficients. After the studies, it was observed that the hardness values of the coatings increased from 552 HV to 700 HV. While the friction coefficient was 0.45 µ in Ni-W-P coatings, this value decreased to 0.1 µ with the effect of Al2O3. In addition, when the wear rates were examined, it was determined that the wear resistance increased with the increase of Al2O3 particles in the composite coating.