Elmas nano parçacık takviyeli krom kaplanmış gözenekli toz metal parçaların korozyon davranışlarının araştırılması
İnvestigation of corrosion behaviour of porous powder metallurgy parts electrochemically coated with diamond nano particle modified chromium
Yazar: EMİNE ZEYNEP BİLGİLİ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ELMAS SALAMCİ ; DOÇ. DR. ABDURRAHMAN ASAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, farklı gözenek oranına ve farklı kimyasal kompozisyona sahip toz metal numunelerin ve bu numuneler üzerine yapılmış nano elmas takviyeli krom kaplamaların korozyona karşı davranışı ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Su atomizasyon yöntemi ile üretilmiş ve ön alaşımlama yapılmış Astaloy Mo ve difüzyonla alaşımlama yapılmış Distaloy AB tozları 420 MPa, 550 MPa ve 700 MPa sıkıştırma basınçlarında tek eksenli pres ile sıkıştırılmış, 1120ºC'de 30 dakika sinterlenmiştir. Üniversiteler arası ikili işbirliği çerçevesinde üretilen numuneler, Bulgaristan Bilimler Akademisinde (BAS), elektrokimyasal yöntemle nano elmas takviyeli krom kaplama ile kaplanmışlardır. Kaplama öncesi ve sonrası numuneler optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskop (SEM) ile incelenmiş ve kaplanmış numunelerin enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) analizleri yapılmıştır. Kaplama öncesi ve sonrası sertlik değerleri ölçülmüş ve karşılaştırılmıştır. Kaplama öncesi ve sonrası X-ışınları difraksiyon analizi (XRD) yapılmış ana malzemedeki bileşik oluşumu araştırılmış, kaplamadaki kristal yapı belirlenmiştir. Atomik kuvvet mikroskobu analizleri (AFM) ile kaplamaların yüzey pürüzlülük değerleri ölçülmüştür. Kaplama öncesi ve sonrası numunelerin korozyona karşı davranışı 0,1 M NaCl ve 0,1 M H2SO4 çözeltilerinde, dönüşümlü polarizasyon, Tafel ekstrapolasyonu ve elektrokimyasal empedans spektroskopi (EIS) yöntemleri ile araştırılmıştır. Korozyon test sonuçlarına göre kaplama etkinliği (K.E) hesaplanmıştır. 0,1 M NaCl çözeltisinde K.E değeri en yüksek numune  %90 ile DAB2 550 Cr/NE numunesi, olmuştur. 0,1 M H2SO4 çözeltisinde K.E değeri en yüksek numune  %81 ile AMo7 420 Cr/NE numunesi olmuştur. Sertlik testi sonuçlarına göre kaplamasız numunenin sertlik değeri kaplamadan sonra en yüksek 4,9 kat artmıştır.  Yapılan tüm ölçüm ve analiz sonuçlarına göre, toz metal parçaların nano elmas takviyeli krom ile kaplanmasının, numunelerin korozyon direncini ve mekanik özelliklerini artırdığı görülmüştür.

Abstract:
This study examines corrosion behaviour and mechanical properties of powder metallurgy (PM) components with different porosity ratios and chemical compositions and of nano diamond-reinforced chromium coatings on them. The pre-alloyed Astaloy Mo produced by utilizing water atomization methodology and diffusion-alloyed Distaloy AB powders were pressed under 420MPa, 550MPa and 700MPa compressions by an uniaxial press and  sintered at 1120ºC for 30 minutes. The components produced in the framework of the bilateral cooperation between the universities, were coated with diamond nano particle added chromium at Bulgarian Academy of Sciences (BAS) deploying an electrochemical method. The samples were examined before and after coating application with optical microscope and scanning electron microscope (SEM) and the coated samples were analysed in terms of their energy distribution X-ray spectroscopies (EDS). The hardness value of the components before and after coating was measured and compared. Pre- and post-coating X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was performed, composite formation on the main material was studied and the crystal structure on the coatings was defined. The surface roughness of the coatings was measured through Atomic Force Microscopy (AFM) analysis. The corrosion behaviour of the samples before and after coating was studied in 0,1 M NaCl and 0,1 M H2SO4 solutions by applying cycle voltammetry, Tafel extrapolation and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) methods. The coating efficiency was calculated according to the results of the corrosion tests. DAB2 550 Cr/NE has the highest coating efficiency, in 0,1 M NaCl solution and the value of sample is %90. AMo7 420 Cr/NE has the highest coating efficiency, in 0,1 M H2SO4 solution and the value of sample is %81. After coating hardness of powder metal sample 4,9 times increased most. Coating of PM components with diamond nanoparticles added chromium improves the corrosion resistance and mechanical properties of the samples.