Grafen katkısının AZ31 alaşımının mikroark oksidasyon kaplamasına etkisinin araştırılması
The investigation of the addition of graphene on micro arc oxidation coating of AZ31 alloy
Yazar: MERAL ERDİL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH AYDIN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Yüzey kaplama yöntemleri = Surface coating methods

Özet:
Magnezyum alaşımları, düşük yoğunluk, yüksek spesifik mukavemet, iyi titreşim sönümleme özelliklerine sahip olması sebebiyle son yıllarda en yaygın kullanılan malzemelerden birisi haline gelmiştir. Bununla beraber, magnezyum alaşımlarının en önemli dezavantajları aşınma ve korozyon dayanımlarının düşük olmasıdır. Bu tür dezavantajlar yapılan kaplama işlemleri ile önemli ölçüde giderilmektedir.

Bu çalışmada, AZ31 alaşımının aşınma ve korozyon direncini iyileştirmek için kullanılan mikro ark oksidasyon (MAO) kaplamasına grafen katkısının etkileri incelenmiştir. Bu kapsamda; 10g/L Na2SiO3 ve 4g/L NaOH ile hazırlanmış elektrolit bileşimine, 0.5g/L, 1g/L ve 2g/L oranlarında grafen partikül konsantrasyonları eklenmiştir. Aşınma testleri 2N, 4N ve 8N yükleri altında yapılmıştır. Kaplamaların bileşimi ve morfolojisi taramalı electron mikroskobu (SEM), X-ışını kırınımı (XRD) ve Fourier dönüşümlü kızıl ötesi spektroskopisi (FT-IR) ile incelenmiştir. Artan grafen konsantrasyon oranı ile kaplama kalınlığında artış  ve yüzey pürüzlülüğünde azalma gözlenmiştir. Korozyon performansını değerlendirmek için numuneler; %3.5 NaCl çözeltisine 0.5, 16 ve 32 saat süreyle daldırılmış ve potansiyodinamik polarizasyon ve elektrokimyasal empedans spektroskopi testleri gerçekleştirilmiştir. Aşınma testi sonuçları, artan grafen konsantrasyonu ile aşınma hızında önemli derecede azalma olduğunu göstermiştir. Korozyon testleri, grafen ilaveli kaplamalarda grafen ilavesiz kaplamalara göre polarizasyon direncinin arttığını ve korozyon akım yoğunluğunun azaldığını göstermiştir.

Abstract:
Magnesium alloys have become one of the most widely used materials in recent years due to their low density, high specific strength, good vibration damping properties. However, the most important disadvantage of magnesium alloys is their low wear and corrosion resistance. These disadvantages are significantly reduced by different coating treatments.

In this study, the effects of graphene additive on the micro arc oxidation (MAO) coating used to improve the wear and corrosion resistance of the AZ31 alloy were investigated. In this context, graphene particle concentrations of 0.5g/L, 1g/L and 2g/L were added to the electrolyte composition prepared with Na2SiO3 (10g/L) and NaOH (4g/L). The wear tests were conducted under loads of 2N, 4N and 8N. The composition and morphology of the coatings were studied by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). An increase in coating thickness and a decrease in surface roughness were observed with increasing graphene concentration. To evaluate the corrosion performance, samples were immersed in 3.5% NaCl solution for 0.5, 16 and 32 hours and potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy tests were performed. Wear test results showed that with increasing graphene concentration there was a significant reduction in the wear rate. Corrosion tests showed that graphene-added coatings have increased polarization resistance and reduced corrosion current density compared to coatings without graphene addition.