Bronz kaplamaların endüstride kullanımının geliştirilmesi
Improvement in industrial application of bronze coatings
Yazar: FATMA DUMAN
Danışman: PROF. DR. AYSEL YURT
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada kromun altında bir ara katman olarak kullanılan nikel kaplamaya alternatif olarak beyaz bronz alaşım kaplamanın kullanılabilirliğinin incelenmiştir. Bu amaçla elektro kaplama yöntemi ile karıştırma hızı (0, 250, 350 ve 500 rpm), sıcaklık (oda sıcaklığı, 40, 50 ve 60 °C), akım yoğunluğu (10, 20, 30, 40 ve 50 mA/cm2) ve kaplama kalınlığı (1, 3, 5 ve 7 μm) parametreleri çalışılarak beyaz bronz kaplamalar yapılmış ve karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Elde edilen kaplamaların yüzey morfoloji ve kompozisyonu için SEM/EDX, fazları tespit etmek amacıyla XRD ve korozyon dirençlerini belirlemek amacıyla EIS analizleri yapılmıştır.
Optimum parametreler ile yapılan beyaz bronz kaplamada granülsüz ve parlak bir yüzey elde edilmiştir. Farklı parametreler ile yapılan tüm kaplamaların bileşimlerinin ağırlıkça % 68-80 arasında Sn ve % 20-32 arasında Cu elementlerinin bulunduğu tespit edilmiş ve intermetalik Cu6Sn5 ve Cu6,26Sn5 kristal yapıları yanında yüzeyde bir miktar metalik Cu ve Sn varlığına rastlanmıştır. Çalışmalar sonucunda beyaz bronz kaplama için yüzey parlaklığı ve korozyon dayanımı açısından optimum parametreler 500 rpm karıştırma hızı, 40 °C sıcaklık, 30 mA/cm2 akım yoğunluğu ve 7 μm kalınlık olarak belirlenmiştir. Ayrıca beyaz bronz kaplamanın korozyon dayanımına etkisini incelemek amacıyla farklı miktarlarda (5, 10 ve 15 g/L) TiO2 ve Al2O3 nanopartikülleri ile nanokompozit kaplamalar yapılmış ve nanopartikül ilavesinin beyaz bronz kaplamaların korozyon özelliklerini iyileştirici etkisine rastlanmamıştır.
Estetik ve korozyon dayanımı açısından en uygun bulunan beyaz bronz kaplama nikel kaplama ve beyaz bronz üzerine krom kaplama nikel üzerine krom kaplama ile kıyaslanmıştır. Parlaklık ve görsellik açısından nikel ile çok benzer özelliklerde ve nikel kaplamaya göre daha yüksek korozyon dayanımına sahip beyaz bronz kaplama elde edildiği görülmüştür. Beyaz bronz/krom kaplama ile nikel/krom kaplama karşılaştırıldığında beyaz bronz/krom kaplama ile daha yüksek korozyon dayanımı elde edilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Bronz alaşımı, Elektro kaplama, Korozyon, EIS, Nanopartikül

Abstract:
In this study, white bronze alloy coating was investigated as an alternative to nickel coating used as an intermediate layer under chromium coating. White bronze electrocoating experiments were carried out under different electrocoating conditions, such as stirring speed (0, 250, 350 ve 500 rpm), temperature (room temperature, 40, 50 ve 60 °C), current density (10, 20, 30, 40 ve 50 mA/cm2) ve coating thickness (1, 3, 5 ve 7 μm)). The coatings were characterised in terms of appearance, surface properties, phase determination and corrosion resistance by using SEM/EDX, XRD and EIS methods. In terms of the surface glossy and corrosion resistance the optimum parameters of the white bronze coating were determined as stirring speed 500 rpm, temperature 40 ° C, current density 30 mA/cm2 and thickness 7 μm. The white bronze coated with optimum parameters had a granular and glossy surface. It was determined that the composition of all the coatings were between 68-80% by weight of Sn and 20-32% Cu elements and intermetallic Cu6Sn5 and Cu6,26Sn5 crystal structures as well as some metallic Cu and Sn on the surface were found. As a result of the studies, optimum parameters of white bronze coating were determined as 500 rpm stirring speed, 40 ° C temperature, 30 mA / cm2 current density and 7 μm thickness.
Furthermore, nanocomposite coatings with TiO2 and Al2O3 nanoparticles were investigated to the effect of white bronze coating on corrosion resistance. It was concluded that the addition of nanoparticles did not improve the corrosion properties of white bronze coatings.
Nickel and white bronze coatings were compared by using SEM, EIS and ISO 9227 Salt Spray Test. EIS and ISO 9227 Salt Spray Tests were showed that the white bronze coating has a better polarisation resistance compared to the nickel coating. Similar results were obtained by comparison of white bronze/chromium and nickel/chromium coatings.
Keywords: Bronze alloy, Electrodeposition, Corrosion, EIS, Nanoparticles