Saf magnezyumun mikroark oksidasyon yöntemiyle yüzey modifikasyonu
Surface modification of pure magnesium by microarc method
Yazar: SALİH DURDU
Danışman: DOÇ. DR. METİN USTA
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Aşınma = Wear ; Kaplama = Coating ; Korozyon = Corrosion ; Magnezyum = Magnesium

Özet:
Bu çalışmada saf magnezyum metali; saf su, Na2SiO3.5H2O, KOH (1 no' lu çözelti) ve saf su, Na3PO4, KOH (2 no' lu çözelti) içeren elektrolit çözeltiler içerisinde mikroark oksidasyon yöntemiyle kaplandı. Mikroark oksidasyon kaplama işlemi, sodyum silikat ve sodyum fosfat içerikli farklı çözeltiler içerisinde 0.060, 0.085 ve 0.140 A/cm2 akım yoğunluklarında 5, 10, 20, 30, 40, 50 ve 60 dakika süre ile gerçekleştirildi. Kaplama parametrelerinden; kaplama zamanı, akım yoğunluğu ve elektrolit çözelti kompozisyonunun kaplamanın büyüme kinetiğine, faz kompozisyonuna, mikro yapısına, sertliğine, yüzey pürüzlülüğüne, altlık malzemeye yapışmasına, aşınma ve korozyon özelliklerine olan etkisi incelenmiştir. Sodyum silikat içeren elektrolit çözeltisinde mikroark oksidasyon yöntemiyle kaplanan numunelerin kaplama kalınlığı 4.8 ile 73.5 ? m arasında değişmektedir. Sodyum fosfat içeren elektrolit çözeltisinde mikroark oksidasyon yöntemiyle kaplanan numunelerin kaplama kalınlığı 9.7 ile 88 ? m arasında değişmektedir. Sodyum silikat içeren elektrolit çözeltisi içerisinde üretilen kaplamaların sertliği 262 HV ile 573 HV arasında, sodyum fosfat içeren elektrolit çözeltisi içerisinde üretilen kaplamaların sertliği 173 HV ile 299 HV arasında değişmektedir. Mikroark oksidasyon yöntemiyle saf magnezyum yüzeyinde oluşturulan fazlar, sodyum silikat içeren çözelti için spinel Mg2SiO4 (Forsterite) ve MgO (Periclase) ve sodyum fosfat içeren çözelti için Mg3(PO4)2 (Farringtonite) ve MgO (Periclase) olarak tespit edildi. Kaplamaların altlık metale olan yapışma mukavemetleri, artan akım yoğunluğu ve kaplama süresi ile birlikte artmaktadır. Mikroark oksidasyon kaplama işleminden sonra yüzey pürüzlülüğü, artan akım yoğunluğu ve kaplama süresi ile birlikte artmaktadır. Aşınma ve korozyon deneyleri sonucunda mikroark oksidasyon yöntemiyle kaplanan saf magnezyum numunelerin, aşınma ve korozyon dirençlerinin arttığı tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, surface of pure magnesium was coated in different aqueous solution that consist of pure water, Na2SiO3.5H2O, KOH called as a first solution and pure water, Na3PO4, KOH called as a second solution by microarc oxidation method. Microarc oxidation was carried out for 5, 10, 20, 30, 40, 50 and 60 minutes at 0.060, 0.085 and 0.140 A/cm2 current densities in sodium silicate solutions and sodium phosphate solutions. The influence of the coating parameters such as the oxidation time, the current density and electrolyte concentration on the kinetic, phase composition, microstructure, hardness, surface roughness, adhesion to substrates, wear and corrosion of the coating were investigated. Experimental results showed that the thickness of the microarc oxidized coatings changed with the time and temperature. The average thickness of the microarc oxidized coatings ranged from 4.8 to 73.5 ?m for sodium silicate solution and from 9.7 to 88 ?m for sodium phosphate solution with some scatters. The average hardness of the microarc oxidized coatings was between 262 HV and 573 HV for sodium silicate solution and between 173 HV and 299 HV for sodium phosphate solution. The dominant phases formed on the pure magnesium were found to be a mixture of spinel Mg2SiO4 (Forsterite) and MgO (Periclase) for sodium silicate solution and Mg3(PO4)2 (Farringtonite) and MgO (Periclase) for sodium phosphate solution. Adhesion strengths of coatings were increased with increasing current density and duration time. After microarc oxidation, surface roughness of the samples were increased with increasing current density and duration time. Wear and corrosion resistance in all microarc oxidized coatings samples was considerably improved in relation to the untreated specimen.