Elektrokimyasal yöntem ile ergiyik tuz çözeltisi içerisinden MgB2 ince film kaplanması
Plating of MgB2 thin films from molten salts via electrochemi̇cal tecnique
Yazar: AYKUT GÜNERİ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AHMET SAĞIN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
2001 yılında, intermetalik bileşikler arasında en yüksek geçiş sıcaklığına (39 K) sahip MgB2'nin keşfi, bilimsel ve teknolojik uygulamalarda ilgiyi artırmıştır. MgB2 süperiletken ince film üretmek için birçok yöntem vardır. Bu yöntemlerden biri olan ergimiş tuz çözeltisi içerisinden MgB2 elde edilmesi bu çalışmanın ana konusudur.
Bu tezde, elektrokimyasal sentez yöntemi ile tuz eriyiği içerisinden, bakır ve 316 östenitik paslanmaz çelik numuneler üzerine MgB2 ince film kaplanması amaçlanmıştır. 
Bu çalışmanın ilk bölümünde deneyler, atmosfer kontrollü tüp fırında, grafit pota içerisinde (anot), sırasıyla 10:2:5:5 molar oranında MgCl2-MgB4O7-NaCl-KCl ve sırasıyla 3:5:5 molar oranında B2O3-KCl-MgCl2 elektrolit bileşiminde, bakır ve 316 östenitik paslanmaz çelik katot kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada öncelikle akım yoğunluğu, süre ve sıcaklık parametreleri optimize edilerek; numunelerin mikro yapıları, mikro sertlik, SEM fotoğrafları ve EDS analizleri incelenmiştir.
Çalışmanın ikinci bölümünde deneyler, indüksiyon ocağında, grafit pota içerisinde (anot), sırasıyla 10:2:5:5 molar oranında MgCl2-MgB4O7-NaCl-KCl ve sırasıyla 3:5:5 molar oranında B2O3-KCl-MgCl2 elektrolit bileşiminde, 316 östenitik paslanmaz çelik katot kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada öncelikle akım yoğunluğu, süre ve sıcaklık parametreleri optimize edilerek; numunelerin mikro yapıları, sertlik, SEM fotoğrafları ve EDS analizleri incelenmiştir.
Farklı elektroliz sürelerinde gerçekleştirilen deneylerde, sürenin artması ile kalıntı tuz miktarının temizlenmesi zorlaşmıştır. Ayrıca farklı uygulanan 20 mA ile 6 A arasındaki akım yoğunluklarında 316 östenitik paslanmaz çelik numuneler üzerinde olumsuz sonuçlar alınmıştır. Artan akım yoğunlukları ve artan sürenin etkisi ile kalıntı tuz temizliği daha fazla zorlaşmıştır. 
Sıcaklık parametresi incelenirken, tuz karışımının ergime sıcaklığı göz önünde bulundurulmuş ve tüp fırında yapılan deneylerde 600-800 C arasında, indüksiyon ocağı ile yapılan deneylerde 650-900 C arasında işlem gerçekleştirilmiştir. Bu sıcaklıklar da elektroliz gerçekleşmesine rağmen numune yüzeyinde olumsuz sonuçlar elde edilmiştir.

Abstract:
The discovery of MgB2 which has the highest transition temperature (39 K) among the intermetallic compounds increased the interest for science and technological applications. There are several methods developed to produce MgB2 superconducting thin films. The main subject of this study fabricated MgB2 superconducting thin films from molten salts via electrochemical synthesis that is one of this production methods.
In this thesis, purposed to coat electrochemical synthesis of superconductive MgB2 thin films from molten salts on 316 austenitic stainless steel and copper.
In the first part of this study, experiments were carried out in an atmosphere controlled tubuler furnace containing respectively molar ratio 10:2:5:5 for MgCl2-MgB4O7-NaCl-KCl and respectively molar ratio 3:5:5 for B2O3-KCl-MgCl2 in a graphite crucible as an anode and 316 austenitic stainless steel and copper as a cathode was used. In this first group experiments, current density, time and temperature parameters were optimized; micro structure, micro hardness, SEM photographs and EDS analysis were investigated.
In the second part of this work, experiments were carried out in induction furnace containing respectively molar ratio 10:2:5:5 for MgCl2-MgB4O7-NaCl-KCl and respectively molar ratio 3:5:5 for B2O3-KCl-MgCl2 in a graphite crucible as an anode and 316 austenitic stainless steel as a cathode was used. In this first group experiments, current density, time and temperature parameters were optimized; micro structure, micro hardness, SEM photographs and EDS analysis were investigated.
In experiments performed on different electrolysis time, the residual salts is cleaned difficultly because of the electrolysis time is increased. Furthermore, at applied current density between 20 mA and 6 A had been affected negatively to coating MgB2 on 316 austenitic stainless steel. The residual salt is cleaned more difficultly with insreased of electrolysis time and current density.
In experiments performed investigated temperature parameters, when melting point of salts mixture, the experiments were made among of 600-800 C at tubuler furnace and among of 650-900 C at induction furnace. Although the electrolysis occured this temperature, surface of specimens had negatively results.