Kesikli(darbeli) akım kaplama yöntemiyle üretilen ni-w kaplamalarının özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the properties of ni-w coatings produced by intermittent (pulsed) current coating method
Yazar: ŞERİF OZAN GENÇ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HARUN GÜL
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Günümüzde elektrodepozisyon yöntemi ile Ni-W alaşım kaplamalar, üstün sertlikleri aşınma ve korozyon özellikleri nedeniyle sert krom kaplamalarının yerine iyi bir alternatif olma potansiyelleri oldukları için büyük ilgi görmektedir. Ni-W alaşımları yüksek sıcaklıklarda termal stabilitenin yanı sıra uygun mekanik özellikler gösterir. Bu çalışmada Ni-W alaşım kaplamalar kesikli akım (pulse current) elektrodepozisyon yöntemi ile çelik yüzeyine ön işlemler sonrası biriktirilmiştir. Kesikli akım elektrodepozisyon yöntemi ile yapılan kaplamalarda farklı akım yoğunluklarının (15-20-25 A/dm2) ve sodyum tungstant (Na2WO4 .2H2O - 5, 10, 20, 40 g/L) içeriğinin etkisi ortaya konmaya çalışılmıştır. Kesikli akım elektrodepozisyon kaplama işlemi sonrası mikroyapı, sertlik ve aşınma özelliklerine farklı akım yoğunluğunun (15-20-25 A/dm2) ve Na2WO4 .2H2O (5,10,20,40 g/L) içeriğinin etkisi incelenmiştir. Faz analizi ve kristalin boyutunu hesaplamak için XRD, yüzey ve kesit görüntülerini incelemek için SEM analizleri gerçekleştirilmiş olup, elde edilen alaşımlara mikrosertlik ölçümleri ve aşınma testleri gerçekleştirilmiştir.
Üretilen kaplamaların mikroyapıları incelendiğinde ortalama tane boyutunun hem artan akım yoğunluğu hemde artan sodyum tungstant içeriği ile düştüğü tespit edilmiş olup, en düşük tane boyutunun 40 g/L sodyum tungstant içeriği ile üretilen kaplamada elde edildiği belirlenmiş ve XRD analizinden hesaplamada yaklaşık 34 nm olduğu anlaşılmıştır. Üretilen NiW kaplamaların sürtünme katsayıları karşılaştırıldığında akım yoğunluğu etkisi incelenen çalışmalarda sürtünme katsayısı yaklaşık 0,4μ değerinden 0,2μ değerine düştüğü anlaşılmıştır. Sodyum tungstant içeriğinin etkisi incelenen kaplamlarda ise 0,8μ değerinden 0,1μ değerine düşürüldüğü tespit edilmiştir. Aşınma performansı açısından elde edilen kaplamlar karşılaştırıldığında, akım yoğunluğu etkisi ile en düşük aşınma hızı 25 A/dm2 akım yoğunluğu ile üretilen kaplamada 2.15x10-5 Nm/mm2 olarak belirlenmiştir. Sodyum tungstant etkisi ile en düşük aşınma hızı ise 40 g/L sodyum tungstant içeriğinde yaklaşık 2.00x10-5 Nm/mm2 olarak belirlenmiştir. Sertlik değerleri açısından yapılan inceleme sonrası en yüksek sertlik değerinin ise en yüksek sodyum tungstant içeriğinde elde edildiği ve bu değerin yaklaşık 551 Hv olduğu tespit edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Elektrodepozisyon, Alaşım Kaplama, Ni-W, Aşınma, Sertlik

Abstract:
Nowadays, Ni-W alloy coatings by electrodeposition are attracting great interest as they have the potential to be a good alternative to hard chromium coatings due to their superior hardness, wear and corrosion properties. Ni-W alloys show favorable mechanical properties as well as thermal stability at high temperatures. In this study, Ni-W alloy coatings were deposited on steel surface by pulse current electrodeposition method after pretreatment. The effect of different current densities (15-20-25 A/dm2) and sodium tungstant (Na2WO4 .2H2O - 5, 10, 20, 40 g/L) content on the coatings made by pulsed current electrodeposition method was tried to be revealed. The effect of different current densities (15-20-25 A/dm2) and Na2WO4 .2H2O (5,10,20,40 g/l) content on the microstructure, hardness and wear properties after batch current electrodeposition coating process was investigated. XRD analyses were carried out to calculate the phase analysis and crystalline size, SEM analyses were performed to examine the surface and cross-sectional images, and microhardness measurements and wear tests were performed on the obtained alloys.
When the microstructures of the produced coatings were examined, it was determined that the average grain size decreased with both increasing current density and increasing sodium tungstate content, and it was determined that the lowest grain size was obtained in the coating produced with 40 g/L sodium tungstate content and it was understood that it was approximately 34 nm in the calculation from XRD analysis. When the friction coefficients of the NiW coatings produced were compared, it was understood that the friction coefficient decreased from approximately 0.4μ to 0.2μ in the studies in which the effect of current density was examined. In the coatings in which the effect of sodium tungstant content was examined, it was determined that it was reduced from 0.8μ to 0.1μ. When the coatings obtained in terms of wear performance were compared, the lowest wear rate with the effect of current density was determined as 2.15x10-5 Nm/mm2 in the coating produced with a current density of 25 A/dm2. The lowest wear rate with the effect of sodium tungstant was determined as approximately 2.00x10-5 Nm/mm2 at 40 g/L sodium tungstant content. After the examination in terms of hardness values, it was determined that the highest hardness value was obtained at the highest sodium tungstant content and this value was approximately 551 Hv.
Keywords: Electrodeposition, Alloy Coating, Ni-W, Wear, Hardness