Termal sprey ve mikro ark oksidasyon (MAO) yöntemleri ile Mg alaşımı üzerine çok katmanlı kaplamaların büyütülmesi: Yapısal, mekanik, korozyon, tribokorozyon ve tribolojik özelliklerinin araştırılması
Growing of multilayer coatings on mg alloy by using thermal spray and micro arc oxidation (MAO) metods: The investigation of structural, mechanical, corrosion, tribocorrosion and tribological properties
Yazar: SÜLEYMAN ŞÜKÜROĞLU
Danışman: PROF. DR. YAŞAR TOTİK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Adezyonlar = Adhesions ; Aşınma = Wear ; Korozyon = Corrosion ; Magnezyum alaşımları = Magnesium alloys ; Tribokorozyon = Tribocorrosion ; Yüzey aşınması = Surface wear ; Yüzey kaplama = Surface coating ; Yüzey kaplama yöntemleri = Surface coating methods

Özet:
Amaç: Düşük yoğunluğa, yüksek özgül mukavemet ve sertliğe sahip, mükemmel elektromanyetik koruma yeteneği ve olağanüstü sönümleme performansı sergileyen süper hafif metalik mühendislik malzemelerinden biri olan Mg-9Li-1Al (LA91) Mg-Li alaşımı endüstrinin farklı alanlarında kullanılmaktadır. Ancak bu alaşımların kullanımı aşırı yük altında ve saldırgan ortamlarda yüzey özelliklerinin sınırlı olmasından dolayı kısıtlı kalmaktadır. Bu alaşımların kullanım alanlarının artırılabilmesi ve zayıf olan yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi için kaplama işlemleri uygulanarak korozyon, aşınma ve tribokorozyon gibi özelliklerin geliştirilmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: LA91 alaşımının yüzey özelliklerini iyileştirilebilmesi amacı ile elektrolit çözelti içerisindeki reaktivitesini önleyebilmek için öncelikle soğuk sprey (CS) yöntemi ile Al kaplamaların büyütülmesi daha sonra Mikro Ark Oksidasyon (MAO) yöntemi ile Al kaplamaların üzerine oksit tabakanın büyütülmesi ile çok katmanlı kaplamalar elde edilmiştir. Kaplama yöntemlerinde kullanılan en etkili kaplama parametreleri ve seviyeleri Taguchi L4 deney tasarım yöntemi kullanılarak optimize edilmiştir. Kaplamaların yapısal, mekanik, aşınma, adezyon, korozyon ve tribokorozyon davranışları analiz edilmiştir.
Bulgular: Uygulanan yüzey işlemlerinin LA91 alaşımının yapısal, mekanik, korozyon, aşınma ve tribokorozyon özellikleri üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir. Büyütülen çok katmanlı kaplamaların XRD grafiğinde kararlı yapıda bulunan baskın α-Al2O3 fazı tespit edilmiş ve bu fazın sertlik ile korozyon direnci artışı sağladığı belirlenmiştir. CK-Deney-3 şartlarında büyütülen kaplamalarda en yüksek Lc2=60N değeri elde edilmiş ve kaplamanın taban malzemeden ayrılması ve/veya kopması gibi hasarlar gözlenmemiştir. Ayrıca bu şartta büyütülen kaplamanın Icorr değeri diğer şartlarda büyütülen değerlere göre daha düşük olduğu belirlenmiştir.
Sonuç: LA91 magnezyum alaşımı üzerine CS+MAO yöntemleriyle büyütülen çok katmanlı oksit kaplamaların yapısal, mekanik, aşınma, adezyon, korozyon ve tribokorozyon özelliklerinin iyileştirildiği tespit edilmiştir.

Abstract:
Purpose: Mg-9Li-1Al (LA91) Mg-Li alloy, which is one of the super light metallic engineering materials with low density, high specific strength and hardness, excellent electromagnetic shielding ability and outstanding damping performance, is used in different fields of industry. However, the use of these alloys is limited due to limited surface properties under extreme loads and aggressive environments. In order to increase the usage areas of these alloys and to improve the weak surface properties, it is aimed to improve the properties such as corrosion, abrasion and tribocorrosion by applying surface improvement processes.
Method: In order to prevent the reactivity of the base material in the electrolyte solution in order to improve the surface properties of the LA91 alloy, first of all, Al coatings are grown on the LA91 alloy with the cold spray (CS) method, which is one of the thermal spray coating methods, and then the oxide layer is deposited on the Al coatings with the Micro Arc Oxidation (MAO) method. Multilayer coatings were obtained by magnification. The most effective coating parameters and levels used in the coating methods were optimized using the Taguchi L4 experimental design method. Structural, mechanical, wear, adhesion, corrosion and tribocorrosion behaviors of the coatings were analyzed.
Results: It was determined that the applied surface treatments were effective on the structural, mechanical, corrosion, wear and tribocorrosion properties of the LA91 alloy. The dominant α- Al2O3 phase, which has a stable structure, was determined in the XRD graph of the multilayer coatings grown on the LA91 substrate surface, and it was determined that this phase increased the hardness and corrosion resistance. The highest Lc2=60N value was obtained in the coatings grown under CK-Experiment-3 conditions and no damage such as separation and/or rupture of the coating from the base material was observed. In addition, it was determined that the Icorr value of the coating grown under this condition was lower than the values grown under other conditions.
Conclusion: It was determined that the structural, mechanical, wear, adhesion, corrosion and tribocorrosion properties of multilayer oxide coatings grown on LA 91 magnesium alloy by CS+MAO methods were improved.