Vakumlu sert lehimleme prosesi ile elmaslı kesici uç üretimi
Diamond cuttting tools production using vacuum brazing process
Yazar: YUNUS EMRE ERBAY
Danışman: DOÇ. DR. IŞIL KERTİ ; DR. BERRAK  BULUT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Sert lehimleme = Brazing

Özet:
Bu tez çalışmasında doğal taş işleme için kullanılan vakumla sert lehimlenmiş 
elmaslı kesicilerin üretimi için lehimleme alaşımlarının üretimi ve 
karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmaları kapsamında iki ayrı numune 
grubu oluşturulmuştur. Her iki numune grubu da Cu-Sn bronzu esaslı olup, bir 
gruba Ti katkısı gerçekleştirilirken diğer grup Ni-Cr katkısı gerçekleştirilmiştir. 
Bronz esaslı Ti katkılı lehimleme alaşımları ağ. %10 Ti içerecek şekilde ticari 
olarak temin edilebilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında Ti oranı ağ. %12, 15 
ve 20 olacak şekilde lehimleme alaşımları üretilmiştir. Bronz esaslı yapıya Ti 
katkısı oksitlenmeyi önlemek amacıyla TiH2 olarak gerçekleştirilmiştir. Diğer bir 
numune grubu olan Bronz esaslı Ni-Cr lehimleme alaşımı ise ticari olarak mevcut 
değildir. Ni katkılı lehimleme alaşımları BNi1, BNi2, BNi7 gibi isimlerle 
endüstriyel alanda mevcuttur, ancak bileşimleri Ni-P ve Ni-Si-B'dur. Ni metali 
alaşım içerisinde serbest halde ilave edilmektedir. Bu nedenle de vakumla sert 
lehimleme prosesinde lehimleme sıcaklıkları yüksek ve vakum seviyeleri düşük 
xivlmak zorunluluğu ortaya çıkmaktadır. Yüksek sıcaklık elmas tanelerine zarar 
verdiğinden dolayı Ni esaslı lehimleme alaşımlarının kullanımı kısıtlıdır. Bu tez 
çalışması kapsamında Ni ilavesi Ni-Cr ön alaşımlı toz kullanılarak 
gerçekleştirildiğinden dolayı düşük sıcaklıklarda ve yüksek vakum seviyelerinde 
lehimleme işlemi gerçekleştirilebilmiştir. Ni-Cr ilavesinde de katkı oranları Ti 
katkılı numune grubu ile aynı seçilmiştir. Lehimleme alaşımlarının metal tozları 
mekanik alaşımlandırma ile üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Metal tozlarının 
karakterizasyonunda SEM-EDS, XRD, BET analizi ve kristalit boyut 
hesaplamaları ile gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan lehimleme alaşımları ile 
vakumla sert lehimlenmiş elmaslı kesiciler üretilmiş ve ardından mikroyapı ve 
mekanik özellikleri incelenmiştir. Mikroyapı incelemelerinde XRD ve SEM 
analizleri kullanılırken; mekanik özelliklerin belirlenmesinde nano indentasyon 
sertlik ölçümü ve mikro çizik testi kullanılmıştır. Üretilen prototip numunelerin 
saha testleri de tez çalışması kapsamında endüstriyel alanda doğal taşın işlenmesi 
ile tamamlanmıştır. İncelemeler sonucunda artan Ti ve Ni-Cr oranına bağlı olarak 
numunelerin mekanik özelliklerinde düşüş tespit edilmiştir. Tüm numuneler 
içerisinde en yüksek özellikler ve en yüksek saha performansı 10 Ti ve 10 Ni-Cr 
numunesinde gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this thesis study, the production and characterization of brazing alloys for the 
production of vacuum brazed diamond cutting tools used for natural stone 
processing were carried out. Within the scope of the thesis studies, two separate 
sample groups were created. Both sample groups are Cu-Sn bronze based, one 
group was Ti doped, while the other group was Ni-Cr doped. Bronze based Ti 
doped brazing alloys are commercially available which containing % wt. 10 Ti. 
Within the scope of this thesis study, brazing alloys have been produced as % wt. 
12, 15 and 20 Ti. Ti contribution to the bronze-based structure was made as TiH2
in order to prevent oxidation. Another sample group, Bronze-based Ni-Cr brazing 
alloy, is not commercially available. Ni-doped brazing alloys are available in the 
industrial field with names such as BNi1, BNi2, BNi7, but their compositions are 
Ni-P and Ni-Si-B. Ni metal is added in free form in the alloy. For this reason, in 
the vacuum brazing process, soldering temperatures must be high and vacuum 
levels must be low. The use of Ni-based brazing alloys is limited because high 
temperatures damage diamond grains. Within the scope of this thesis study, since 
Ni addition was carried out using Ni-Cr pre-alloyed powder, the brazing process 
xvi
could be carried out at low temperatures and high vacuum levels. In the Ni-Cr 
addition, the contribution rates were chosen the same as the Ti-doped sample 
group. Metal powders of brazing alloys were produced and characterized by 
mechanical alloying. Characterization of metal powders was carried out by SEMEDS, XRD, BET analysis and crystallite size calculations. Vacuum brazed 
diamond cutting tools were produced with the prepared brazing alloys, and then 
their microstructure and mechanical properties were examined. While XRD and 
SEM analyzes are used in microstructure examinations; nano indentation hardness 
measurement and micro scratch test were used to determine mechanical 
properties. Field tests of the produced prototype samples were also completed by 
processing natural stone in the industrial field. As a result of the examinations, a 
decrease in the mechanical properties of the samples was detected due to the 
increasing Ti and Ni-Cr ratio. Among all samples, the highest properties and 
highest field performance were observed in 10 Ti and 10 Ni-Cr samples.