Elektriksiz kaplama yöntemiyle Ni-B/MgB2 kompozit kaplamaların üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Ni-B/MgB2 composite coatings byelectroless deposition method
Yazar: TUĞÇENUR KILCI
Danışman: PROF. DR. FERHAT BÜLBÜL
Erzurum Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Kompozitler = Composites ; Magnezyum borür = Magnesium boride ; Metal kaplama = Metal coating ; Nikel kaplama = Nickel plating

Özet:
Bu çalışmada, piyasada yaygın olarak kullanılan magnezyum alaşımı olan AZ91 Magnezyum alaşımı taban malzemeler üzerine, elektriksiz yüzey kaplama yöntemi ile takviyesiz Ni-B ve 0,1, 0,25 ve 0,5g MgB2 parçacık takviyeli olarak kompozit kaplamalar üretildi ve üretilen bu kaplamaların yapısal, mekanik, tribolojik, ıslanabilirlik ve antibakteriyel özellikleri araştırıldı. XRD sonuçları, taban malzeme üzerine büyütülen Ni-B kaplama yapısının amorf, MgB2 parçacık takviyeli kaplamalarda ise kristalin MgB2O(OH)6, MgB2O5, MgO ve MgB2xOy fazlarının ortaya çıktığı, parçacık miktarının artışına bağlı olarak pik şiddetinde azalmaya sebep olduğu görülmüştür. Morfolojik SEM analizlerinde karakteristik karnabahar Ni-B yapısının MgB2 takviyesi ile Ni-B üzerinde önce lokal çekirdeklenmelerin başlaması ve hegzagonal MgB2 ve oksit yapıları ile örtülmesi ile son bulduğu görülmüştür. Üretilen Ni-B kaplamalar taban malzemeye göre 7 kattan daha yüksek bir sertlik sağlarken, MgB2 parçacık takviyesi ile Ni-B kaplamaya göre sertlikte azalma görülmüş, fakat takviye miktarının artışı sertlikte artmaya sebep olmuştur. Ni-B kaplama sürtünme katsayısı açısından 0,22'den 0,16'ya bir düşme sağlarken, yine kompozit yapılarda elde edilen sürtünme değerleri daha yüksek elde edilmiştir. Parçacık takviye artışına bağlı olarak sürtünme katsayıları 0,8'den 0,5'e düşmüştür. Aşınma oranları da paralel bir şekilde değişim izlemiştir. Islanabilirlik testleri Ni-B kaplama yapısının hidrofiliklik özellik sergilediğini, MgB2 parçacık takviyesi ile süperhidrofilikliğe bariz bir geçişin olduğunu göstermiştir. Antibakteriyel testlerde ise, MgB2 parçacık takviyeli kompozit kaplamaların Ni-B kaplamaya göre daha antibakteriyel olduğu ve üretilen kaplamalar içerisinde en iyi antibakteriyel özelliğin 0,1g MgB2 parçacık takviyeli kaplamada elde edildiği gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, non-reinforced Ni-B and 0,1, 0,25 and 0,5g MgB2 particle-reinforced composite Ni-B coatings were produced by the electroless surface coating method on the AZ91 Magnesium alloy substrate materials, which is the most widely used magnesium alloy in industry and structural, mechanical, tribological, wettability and antibacterial properties of the produced coatings were investigated. The XRD results show that the Ni-B coating structure grown on the base substrate is amorphous and in the MgB2 particle reinforced coatings, crystalline MgB2O(OH)6, MgB2O5, MgO and MgB2xOy phases appear, causing a decrease in the peak intensity depending on the increase in the amount of particles. In morphological SEM analyses, it is seen that characteristic cauliflower Ni-B structure ends with initially local nucleation and then hexagonal MgB2 and its oxide structures with together MgB2 reinforcement. A decrease in hardness is seen, but raising in reinforcement amount causes an increase in hardness while the produced Ni-B coatings ensure a hardness higher than seven times. The higher friction values are obtained from the composite structures while Ni-B coating provides a decrease from 0,22 to 0,16 in terms of friction coefficient. The friction coefficients reduces from 0,8 to 0,5 depending on an increase in particle reinforcement. Wear ratios also vary in parallel. Wettability tests show that Ni-B coating structure exhibits a hydrophilic property and a clear transition to superhydrophilicity with MgB2 particle reinforcement realizes. Besides, in antibacterial tests, it is observed that MgB2 particle reinforced composite coatings are more antibacterial than Ni-B coatings and the best antibacterial property in the coatings produced is obtained in 0,1g - MgB2 particle reinforced coating.