Bağlantı elemanı kaplama işlemindeki hidrojen gevrekliği ve karbon ayak izi araştırması /
Yazar: NEDİM UZGUR
Danışman: PROF. DR. OSMAN ÇULHA
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Hidrojen gevrekliği = Hydrogen embrittlement ; Metal kaplama = Metal coating ; Metalik alaşımlar = Metallic alloys ; Nikel kaplama = Nickel plating ; Yüzey kaplama = Surface coating ; Yüzey kaplama yöntemleri = Surface coating methods

Özet:
Bu tez çalışması, iki farklı çelik alaşımı kullanılarak, soğuk dövme yöntemi ile üretilmiş cıvata ürünleri üzerinde, elektrolitik kaplama sırasında oluşan hidrojen gevrekliği riskini önleyici ve giderici sistemler oluşturmayı amaçlamaktadır. Çalışma sırasında, 12.9 kalite ve daha yüksek mukavemetli çelik alaşımı kullanılarak imal edilen bağlantı elemanları üzerinde sıklıkla meydana gelen hidrojen gevrekliği (HE) riskini azaltmak için banyo ve fırınlama süresi parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Ayrıca, soğuk şekillendirme sırasında kullanılan hammadde alaşımı, soğuk şekillendirme, ısıl işlem ve kaplama parametreleri ve difüze olabilecek hidrojen atomu yoğunluğu gibi değişkenler üzerinde optimum düzey belirlenerek, hidrojen gevrekliği oluşma riski minimize edilmeye çalışılmıştır. Bu doğrultuda, çinko nikel G2, çinko nikel sprint, çinko alkali ve çinko asidik olmak üzere 4 farklı kaplama prosesinin ve proses parametrelerinin hidrojen gevrekliği üzerine etkisi incelenmiştir. Mikroyapısal ve mekanik analizler sonucunda kaplama türlerinin hidrojen gevrekliği üzerine olan etkisi sayısal olarak ortaya konulmuştur.  Kaplama verimi, kaplama süresi ve kaplama banyolarındaki hidrojen varlığı analiz edilmiş ve proseslerin hidrojen gevrekliği riskleri değerlendirilmiştir. Kaplama proseslerinin kimyasal ve enerji tüketimleri göz önüne alınarak karbon ayak izi oluşumu değerlendirilmiştir. Böylelikle, karbon ayak izinin minimize edilmesini sağlayacak yenilikçi bir proses geliştirilmiştir.

Abstract:
This thesis aims to create systems to prevent and eliminate the risk of hydrogen embrittlement during electrolytic coating on bolt products produced by cold forging using two different steel alloys. In the study, the effect of bath and heat treatment parameters was investigated in order to reduce the risk of hydrogen embrittlement (HE) which often occurs in fasteners produced using 12.9 quality and higher strength steel alloy. In addition, optimum conditions were determined for variables such as raw material alloy used during cold forming, cold forming, heat treatment and coating parameters, and hydrogen atom density that could be diffused. Thus, the risk of hydrogen embrittlement is minimized. The effects of 4 different coating processes and process parameters such as zinc nickel G2, zinc nickel sprint, zinc alkaline and zinc acidic on hydrogen embrittlement were investigated. As a result of microstructural and mechanical analysis, the effect of coating types on hydrogen embrittlement was numerically revealed. The coating efficiency, coating time and the presence of hydrogen in the coating baths were analyzed and the hydrogen embrittlement risks of the processes were evaluated. Carbon footprint formation was evaluated by considering the chemical and energy consumption of the coating processes. Thus, an innovative process has been developed to minimize the carbon footprint.