Katodik ark fiziksel buhar biriktirme yöntemi ile krom kaplanmış düşük karbonlu çeliğe uygulanan krom iyonu bombardımanının etkileri
Effects of chromium ion bombardment on low carbon steel which was chromium coated through cathodic arc physical vapour deposition technique
Yazar: MEHMET ERDEM ŞİRELİ
Danışman: PROF.DR. MUSTAFA ÜRGEN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2005
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Fiziksel buhar biriktirme = Physical vapour deposition ; Spinodal ayrışma = Spinodal decomposition

Özet:
Bu çalısmada, katodik ark fiziksel buhar biriktirme yöntemi ile krom kaplanan, kromkaplama sonrası farklı sürelerde yüksek bias voltajı etkisi ile krom iyonubombardımanı uygulanan ve darbeli bias voltajı uygulaması ile krom kaplanan düsükkarbonlu çelik malzemelerin yapısal özellikleri karakterize edilerek, karsılastırılmıstır.Elektron mikroskopisi, elementel analizler ve kesitlerden alınan derinlik profilleri ilegerek kaplama sonrası uygulanan krom bombardımanı, gerekse darbeli biasuygulamasında yüksek bias periyodlarındaki krom bombardımanının, krom kaplamave düsük karbonlu çelik taban malzeme arasında bir iyon demeti karısımı prosesineneden oldugu tespit edilmistir. Radyasyon destekli yayınma mekanizması ilegerçeklesen bu proses sonucunda, taban malzemeden kaplama yüzeyine büyükoranda demir yayınmıs ve yüzeylerde çok kısa sürelerde spinodal ayrısma fazlarımeydana gelmistir. Bu fazların morfolojileri, literatürde Fe-Cr sistemindeki spinodalayrısma çalısmalarında elde edilen mikroyapılara ve bilgisayar simülasyonu ileolusturulan spinodal yapılara oldukça büyük benzerlikler göstermistir. Elde edilenmikroyapılara bakıldıgında, taneli taban malzeme üzerinde epitaksik olarak büyüyenkaplamalardaki bazı tanelerde, spinodal ayrısma fazları olusmadıgı görülmüstür.Bununla birlikte, bombardıman süresinin artması ile bu tanelerde de spinodal ayrısmayapılarına benzer olusumlar gözlenmistir. Seyreltik sodyum klorür çözeltisi içerisindeyapılan oyuklanma deneylerinde, krom kaplama sonrası ya da darbeli bias ileperiyodik olarak uygulanan bombardıman isleminin, oyuklanma potansiyellerini pozitifyönde arttırdıgı gözlenmistir.Anahtar Kelimeler: yon-katı etkilesimleri, yon demeti karısımı, spinodal ayrısma

Abstract:
In this study, the structural properties of low carbon steel samples, which werechromium coated, chromium coated and bombarded with chromium ions throughapplying high bias voltage, and chromium coated through applying pulsed biasvoltage in cathodic arc physical vapour deposition systems, were characterized andcompared. Not only the bombardment applied after the coating process, but also theone applied during the high bias voltage period in the pulsed bias mode, caused ionbeam mixing between chromium coating and low alloy steel substrate. This wasproven by electron microscopy, elemental analysis and depth profiles taken fromcross sections of the samples. As a result of ion beam mixing process ocurred withradiation enhanced diffusion mechanism, severe iron diffusion from the substrate tothe chromium coating?s surface took place and this resulted in spinodaldecomposition phases in a very short time. These phases? morphologies were quitesimilar to microstructures obtained from spinodal decomposition studies in ironchromiumsystem and computer simulated spinodal structures in the literature. Insome grains of the coatings which grew on grained microstructure of the substratematerial epitaxially, spinodal decomposition was not observed. However, spinodaldecomposition structures started to form in those grains by increasing thebombardment time. It was observed in pitting corrosion experiments carried out insodium chloride solutions that bombardment after coating or during pulsed bias modeincreased the pitting potentials of the samples to the positive direction.Keywords: Ion-solid interactions, ion beam mixing, spinodal decomposition