Havacılık endüstrisinde kullanılmak üzere aluminyum malzemelerin korozyon direncinin arttırılması amacıyla yüzey kaplaması geliştirilmesi
Development of surface coating to increase the corrosion resistance of aluminum materials to be used in the aviation industry
Yazar: BURHAN GÜVEN
Danışman: PROF. DR. NURSEL DİLSİZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Alüminyum = Aluminum ; Havacılık endüstrisi = Aviation industry ; Kimyasal işlem = Chemical treatment ; Korozyon = Corrosion ; Silanlar = Silanes ; Yüzey kaplama = Surface coating

Özet:
Yüksek mukavemetli alüminyum alaşımları, alaşım ilavesinden (örneğin, Cu, Fe vb.) kaynaklanan arzu edilen mukavemet / ağırlık oranları nedeniyle havacılık ve havacılık endüstrilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu alaşım ilavesi, intermetalik içekrikleri çevreleyen alüminyumun oyuk korozyonuna neden olur. Korozyonu önlemenin etkili bir yolu, üst kaplama, astar ve dönüştürme kaplamasını içeren koruyucu kaplama sistemidir. Dönüşüm kaplaması, alaşım yüzeyiyle doğrudan temas halindedir ve hem korozyona karşı iyi bir koruma hem de yapışma yüzeyi sağlaması beklenir. Kromat dönüşüm kaplaması (CCC), havacılık endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır ve mükemmel aktif korozyon koruması ve alüminyum alaşımlarına yapışma sağlar. Ne yazık ki, Cr (VI) toksiktir ve kromat bir kanserojendir. Bu nedenle, CCC'nin yerine üç değerlikli krom proses kaplaması (TCP) ve krom içermeyen kaplamalar geliştirilmektedir. Bu tez, üç yüksek mukavemetli alüminyum alaşımında (2024-T3, 6061-T6 ve 7075-T6) TCP kaplama (Cr (III) içerikli) ve silan kaplamanın korozyona karşı direnci, kaplama kalınlığı, elektrik iletkenliğine karşı direnci ve boya yapışma performansı incelenerek günümüzde yaygın olarak kullanılan Cr içeren CCC ile karşılaştırılmıştır. Bu performans parametreleri MIL-DTL-5541/81706 standardında belirtilen metotlar ile gerçekleştirilerek karşılaştırma yapılmıştır. Ayrıca TCP, silan kaplama ve CCC yapılan 2024-T3 alaşımlarının yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenerek kaplama yapılmamış paneller ile karşılaştırılmıştır. Yapılan testler sonucunda TCP kaplama (Cr (III) içerikli), CCC'nin diğer Cr içermeyen alternatifi silan içerikli dönüşüm kaplamalarıyla karşılaştırıldığında daha iyi korozyon koruması sağladığı görülmüştür. TCP kaplamasının korozyon performansı silan kaplamalar ile kıyaslandığında üç alüminyum alaşımında da iyi bir korozyon koruması sağlamıştır.

Abstract:
High strength aluminum alloys are widely used in aviation and aerospace industries because of their desirable strength/weight ratio that results from the alloy addition (e.g., Cu, Fe etc). However, this alloy addition causes pitting corrosion of the aluminum surrounding those intermetallic contents. An effective way to prevent corrosion is a protective coating system that includes topcoat, primer and conversion coat. The conversion coating is in direct contact with the alloy surface and is expected to provide both good corrosion protection and an adhesion surface. The chromate conversion coating (CCC) has been widely used in aviation/aerospace industry and provides excellent active corrosion protection and adhesion to aluminum alloys. Unfortunately, the Cr(VI) is toxic and chromate is a carcinogen. Therefore, trivalent chromium process coating (TCP) and chrome-free coatings are being developed to replace CCC. In this thesis, compared with today's widely used Cr containing CCC, the corrosion resistance, coating thickness, resistance to electrical conductivity and paint adhesion performance of TCP coating (Cr (III) content) and chromium-free coating on three high strength aluminum alloys (2024-T3, 6061-T6 and 7075-T6) were investigated. These performance parameters were compared with the methods specified in the MIL-DTL-5541/81706 standard. In addition, the surfaces of 2024-T3 alloys coated with TCP, chromium-free coating and CCC were examined with a scanning electron microscope (SEM) and compared with uncoated panels. As a result of the tests, it was seen that TCP coating (Cr (III) content) provides better corrosion protection compared to CCC's other Cr-free alternative silane-containing conversion coatings. The corrosion performance of the TCP coating provided good corrosion protection for all three aluminum alloys when compared to chromium-free coatings.