Farklı parametrelerde mikroark oksidasyon işlemi uygulanan 7075 alüminyum alaşımının yüzey özelliklerinin incelenmesi
Investigation of surface characteristics of 7075 aluminum alloy applied with microark oxidation processed in different parameters
Yazar: MERT KABAN
Danışman: PROF. DR. YÜCEL GENÇER
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Elektrokimyasal oksidasyon = Electrochemical oxidation ; Film kaplama = Film coating ; Metal kaplama = Metal coating

Özet:
Bu çalışmada Mikroark Oksidasyon (MAO) yöntemi ile iki farklı kimyasal bileşime sahip 7075 alüminyum alaşımı ile ticari saflıkta alüminyum üzerine oksit film tabakası oluşturularak proses sürenin ve altlık kimyasal bileşiminin kaplama özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Alüminyum altlıklar Na(AlO2) + KOH elektrolit çözeltisi içerisinde sabit elektriksel parametreler kullanılarak 6, 12, 18 ve 24 dk sürelerde kaplanmıştır. Elde edilen kaplamaların yüzey morfolojileri, faz kompozisyonları, mikrosertliği, mikroyapısı X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılım spektrometresi (EDS) ve mikro sertlik cihazı ile karakterize edilmiştir. Saf alüminyum numunelerin kaplama tabakalarında a-Al2O3 ve g-Al2O3 fazlarının oluştuğu, 7075 serisi ticari alüminyum alaşımından elde edilen kaplamalarda ise sadece g-Al2O3 fazının oluştuğu tespit edilmiştir.
Alaşım element miktarına bağlı olarak altlıkta bulunan çökelti miktarının bariz bir şekilde 7075A numunesinden fazla olduğu intermetalik çökeltilerin Al7Cu2Fe, Al3Fe ve a-AlFeSi olduğu belirlenmiştir. Bu çökeltilerin MAO ile oluşan kaplamayı doğrudan etkilediği görülmüştür. Bu çökeltilerin numune yüzeylerinde kaplama başlamasına engel oluşturduğu yerlerde MAO kaplamaların oluşmadığı tespit edilmiştir. Kaplama kalınlığı proses süresine bağlı olarak artmış ancak her alaşımda bu artış hızı farklı olmuştur. 7074A numunesinde 24 dk sonunda elde edilen ortalama kaplama kalınlığı 42 um iken 7075B numunesinde 24 dk sonunda 48 um olarak ölçülmüştür. Artan proses süresi ile gözenek sayılarının azaldığı fakat gözenek ağızlarının genişlediği görülmüştür. Saf Al, 7075A ve 7075B numunelerde mikrosertlik değerlerinin artan süreyle yükseldiği görülmüştür ve bu numunelerde altlık bileşimine bağlı olarak elde edilen en yüksek sertlik değerleri sırasıyla 550 HV, 1800 HV ve 2000 HV bulunmuştur.
Böylelikle, bu çalışmada ticari olarak aynı alaşım kabul edilen ancak farklı alaşım aralığında olan 7075 Al altlıkların MAO ile elde edilen kaplama özelliklerinin açık bir şekilde farklı olduğu bulunmuştur.

Abstract:
In this study, the effect of process time and base chemical composition on coating properties was investigated by forming an oxide film layer on commercial purity aluminum with 7075 aluminum alloy with two different chemical compositions by Microarc Oxidation (MAO) method. Aluminum pads were coated in Na (AlO2) + KOH electrolyte solution for 6, 12, 18 and 24 minutes using fixed electrical parameters. Surface morphology, phase composition, microhardness, microstructure of the coatings obtained was characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), energy dispersion spectrometer (EDS) and micro hardness device. It was determined that a-Al2O3 and g-Al2O3 phases were formed in the coating layers of pure aluminum samples, while only the g-Al2O3 phase was formed in the coatings obtained from 7075 series commercial aluminum alloy.
Depending on the amount of alloying elements, it was determined that the amount of intermetallic precipitates in the litter is significantly higher than the 7075A sample as Al7Cu2Fe, Al3Fe and -AlFeSi. It has been observed that these deposits directly affect the coating formed by MAO. It was determined that MAO coatings did not occur where these deposits prevented coating initiation on the sample surfaces. The coating thickness increased depending on the process time, but this rate of increase was different for each alloy. While the average coating thickness obtained at the end of 24 minutes in 7074A sample was 42 um, it was measured as 48 um at the end of 24 minutes in 7075B sample. It was observed that the number of pores decreased with the increasing process time, but the pores were enlarged. It was observed that the microhardness values increased with increasing time in the pure Al, 7075A and 7075B samples, and the highest hardness values obtained in these samples depending on the litter composition were found to be 550 HV, 1800 HV and 2000 HV, respectively.
Thus, in this study, it was found that the coating properties obtained with MAO of 7075 Al substrates, which are commercially accepted as the same alloy but in different alloy range, are clearly different.