Düşük karbonlu çeliklerin nano malzemelerle kaplanması
Nano material coating of low carbon steel
Yazar: ÜMRAN BAŞKAYA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HALİL İBRAHİM ÜNAL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Korozyon = Corrosion

Özet:
Bu çalışmada, St 37 kalite çeliğinin yüzeyi farklı oranlarda (1 ve 4 gr) WO3 ve TiO2 nano partikül içeren Zn ile elektroliz yöntemi kullanılarak kaplanmıştır. Kaplama sonrası yüzeyin mikroyapısında ve korozyon davranışında meydana gelen değişimler nano partikülün türü ve miktarının bir fonksiyonu olarak araştırılmıştır. Çalışmanın birinci aşamasında, Zn-TiO2 ve Zn-WO3 nano kompozit kaplamaların korozyon davranışı % 3,5 NaCl çözeltisi içerisinde tafel, lineer polarizasyon (LP), elektrokimyasal empedans (EIS) ve dönüşümlü voltmetri (CV) ölçümleri ile belirlenmiştir. İkinci aşamada, kaplanmış ve kaplanmamış çelikler tuzlu su içerisinde 24, 72 ve 120 saat etkileştirilerek zamanın bir fonksiyonu olarak yüzey mikroyapısında meydana gelen değişimler ışık mikroskobu (LM) ve tarama elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak karakterize edilmiştir. Çalışma kapsamında, (i) nano partikül katkısı ile kaplama yapısının inceldiği, (ii) nano partiküllerin yüzeyde aglomerat halinde
bulundunğu ve hacimsel miktarlarının artan katkı oranı ile arttığı, (iii) Zn ile kaplanmış çelik yüzeylerin kaplanmamış yüzeye kıyasla daha yüksek korozyon direnci gösterdiği, (ii) nano partikül katkısı ile korozyon direncinin daha da geliştiği, (iii) WO3 nano partikül içeren kaplamanın ve TiO2 içeren kaplamaya göre daha katodik davrandığı, (iv) artan partikül miktarının katodik davranışı arttırdığı ve böylece korozyon direncini arttırdığı, (v) ferritik St 37 çeliğinde 24 saat sonrası sadece tane sınırlarının anodik çözündüğü ve artan zaman ile birlikte tane sınırlarına ek olarak tane içi çukurcuk korozyonunun gerçekleştiği belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, different amounts (1 and 4g/l) WO3 and TiO2 nano particles were embedded in Zn coating electrodeposited on St 37. The microstructural changes and corrosion behavior of nano composite coating was investigated as a function of the type and amount of oxide particle. In the first stage of the study, corrosion behavior of Zn-TiO2 and Zn-WO3 nano composite coatings were determined using tafel, linear polarization (LP), electrochemical impedance (EIS) and cyclic voltammetry (CV) in 3.5% NaCl solution. In the second stage, surface degradation of uncoated and coated steels as a function of immersion time (24, 72 and 120h) were also characterized using scanning electron microscope (SEM) and light microscope (LM) to observe the inhibition effect of nano particles. It was found that (i) the nano composite coatings have finer grain compared to pure zinc coating, (ii) as amount of nano particles increase, volumetric amount of agglomeration increase in the coating, (iii) Zn coating has higher corrosion resistance according to uncoated steel, (iv) nano particles improve corrosion resistance, (v) WO3 oxide dispersed composite coating exhibits more cathodic behavior compared to TiO2 oxide dispersed, (vi) cathodic behavior enhances by increasing oxide particles and thus corrosion resistance improves, (vii) only grain boundaries anodic dissolution in ferritic St 37 steel after 24h and pitting corrosion occurs also with time.