Termal sprey kaplama yöntemi ile seramik kaplanan östenitik paslanmaz çeliklerin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin araştırılması
The investigation of microstructure and mechanical properties of austenitic stainless steels seramic coated with thermal spray coating method
Yazar: ZELİHA AYDENİZ
Danışman: DOÇ. DR. UĞUR ÇALIGÜLÜ
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, AISI 304 ve AISI 316L östenitik paslanmaz çeliğinin yüzeyine plazma sprey yöntemi ile farklı boyutlarda(0-100µ/ 100-200µ/ 200-300µ) seramik olan alüminyum alaşımı Al2O3-13TiO2oksit tozunun altlık malzeme yüzeyine kaplanması gerçekleştirilmiştir. Kullanılan tozlar sırasıyla kimyasal kompozisyonları Al2O3-13TiO2,  TiO2 99%, ZrO2 8Y2O3 olan tozlar kullanılmıştır. Alüminyum alaşımı ile yüzeye yapılan kaplamalarda 180- 300 μm arasında değişen kaplama kalınlıkları elde edilmiştir. Bu kaplama kalınlıklarındaki farklılık; kaplama kalınlığına bağlı olarak korozyon ve aşınma dayanımlarının nasıl değişim gösterdiğini tespit etmek amacıyla gerçekleştirilmiştir.
Kaplama sonrası numuneler metalografik işlemlerden(bakalit-zımpara-parlatma-dağlama)  geçirilip mekanik ve mikroyapı analizleri için uygun hale getirilmiştir.Çalışmada üretilen kaplamaların mikroyapı ve faz bileşimi incelemesi, optik mikroskop ile (OM), X ışını enerji dağılım spektrometresi (EDS) ve X-ışını difraksiyonu (XRD) ile yapılmıştır. Altlık malzeme ve kaplamaların aşınma testi için CSM Tribometer cihazı ile pin-on disk yöntemiyle yapılmıştır. Korozyon ölçümleri, Referans 3000 Potentiostat / Galvanostat / ZRA korozyon sistemi kullanılarak yapılmıştır.
Kaplamaların genel ortalamaları 300HV ve 900HV aralığında değişiklik göstermiştir. Altlık malzemenin sertlik değerlerinin aritmetik ortalaması 250 HV civarındadır. Kaplamanın birleşme noktasından alınan sertlik ölçümünde AISI 316 L paslanmaz çeliğinin sertlik değerleri AISI 304 L paslanmaz çeliğine göre 50-80 HV daha az olduğu gözlemlenmiştir. Plazma sprey kaplama yöntemiyle yapılan Al2O3 seramik kaplamaların AISI 304 ve 316L paslanmaz çelik malzemelerin aşınma dayanımlarını arttırdığı tespit edilmiştir. Korozyon deney sonuçlarına göre; kaplama yapılan çeliklerde AISI 316 L östenitik paslanmaz çeliğinin korozyon direncinin AISI 304 L östenitik paslanmaz çeliğine göre daha yüksek olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this thesis, the AISI 304 and AISI 316L austenitic stainless steels were coated from substrate of oxide powder of Al2O3-13TiO2 ceramic aluminum alloy at different quantities (0-100µ/ 100-200µ/ 200-300µ) using the plasma spray method. The used powders were the ones whose chemical compositions were Al2O3-13TiO2,  TiO2 99%, and ZrO2 8Y2O3. The thicknesses of the coating varying between 180 and 300 µm were obtained in the coatings made on the surface of the aluminum alloy. This difference in these coating thicknesses was revealed to identify how the corrosion and wear resistance changed depending the thickness of the coating.
The samples were subjected to metallographic processes after the coating (bakelite, sandpaper, polishing, etching) and were made suitable for mechanical and microstructure analysis. The microstructure and phase composition of the coated samples were examined using an optical microscope (OM), x-ray energy dispersive spectrometry (EDS), and x-ray diffraction (XRD) in the study. Abrasion test of the substrate and the coatings was performed using pin-on disc method in a CSM tribometer. The Reference 3000potentiostat/galvanostat/ZRA corrosion system was used to measure corrosion.
The general averages of the coatings varied between 300 HV and 900 HV. The arithmetic average of the hardness value of the substrate was around 250 HV. In hardness measurement taken at the joint point of the coating, the hardness value of the AISI 316 L stainless steel was 50–80 HV lower than the AISI 304 L stainless steel.  It was found that the A12O3 ceramic coating performed using the plasma spray coating method increased wear resistance of AISI 304 and 316 L stainless steels. The results of the corrosion experiments ultimately revealed that the corrosion resistance of the AISI 316 L austenitic stainless steel among coated steels was higher than AISI 304 L austenitic stainless steel.