Sentetik Al-Mn alaşımlarının Mikro Ark Oksidasyon tekniği ile kaplanması
Coating of Al-Mn alloys by Micro Arc Oxidation technique
Yazar: ZAFER ÇAĞATAY ÖTER
Danışman: DOÇ. DR. YÜCEL GENÇER
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering
Dizin: Seramik kaplama = Ceramic coating ; Yüzey kaplama = Surface coating

Özet:
Bu tez çalışmasında sentetik ikili Al-Mn alaşımlarının MAO yöntemi ile kaplanmasında, altlıktaki Mn miktarının kaplama işlemi ve elde edilen kaplamaların özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. İndüksiyon fırınında kontrollü atmosferde üretilen atomik % 1, 2, 4, 8 Mn içeren Al-Mn alaşımı ve saf Al altlıklar üzerinde, 2 g/l KOH ve 12 g/l Na2SiO3 içeren elektrolitik solüsyon içerisinde 120 dk. süreyle MAO kaplamalar üretilmiştir. Kaplamaların karakterizasyonunda yüzey pürüzlülüğü, kaplama kalınlığı, mikro sertlik, faz kompozisyonu, mikroyapı, yüzey morfolojisi, elemental kompozisyon ve faz kompozisyonunun belirlenmesi için profilometre, girdap akımı test cihazı, mikro sertlik cihazı, X-ışını kırınımı (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılım spektrometresi (EDS) kullanılmıştır. Altlıklardaki Mn miktarının artışına bağlı olarak kaplamaların yüzey pürüzlülüğü ve kalınlıkları artış gösterirken sertliği düşmüştür. Bütün kaplamalarda en yüksek sertlik değerleri kaplamaların yoğun iç tabakasına karşılık gelen 10-40 µm lik kısmında ölçülmüştür. Ara yüzeyden kaplama yüzeyine doğru sertlik değerleri düşmüştür. Kaplamalarda ölçülen en yüksek sertlik 2595 HV, en düşük sertlik 597 HV' dir. Altlık kompozisyonundan bağımsız olarak bütün kaplamalarda Al6Si2O13, ?-Al2O3 ve ?-Al2O3 fazlarının bulunduğu tespit edilmiştir. Bu fazlara ek olarak Al-1Mn alaşımı üzerinde üretilen kaplamada MnO2, Al-2Mn alaşımı üzerinde üretilen kaplamada ?-Al2O3 ve ?-Al2O3 fazlarının ve Al-8Mn alaşımı üzerinde üretilen kaplamada  ?-Al2O3 fazının bulunduğu tespit edilmiştir. Altlıktaki Mn miktarının artmasına bağlı olarak kaplamaların yüzeyinde süngerimsi yapıların baskın olmaya başladığı, gözenekliliğin ve yüzey pürüzlülüğünün arttığı belirlenmiştir. EDS analizi sonucu kaplamalarda yüksek miktarda alüminyum bulunduğu, alüminyum ve oksijen miktarının kaplama boyunca değişmediği, silisyum miktarının ise kaplamaların yüzeyine yakın bölgelerinde iç kısımlarına göre daha fazla olduğu belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: Kaplama, Alüminyum, Mangan, Mikro Ark Oksidasyon

Abstract:
In this study, effects of Mn content on behavior and properties of Micro Arc Oxidation (MAO) coatings produced on binary Al-Mn alloys were investigated. Binary Al-Mn alloys containing 1, 2, 4, 8 at. % Mn and pure aluminum produced in induction furnace under controlled atmosphere were coated in electrolytic solution containing 2 g/l KOH and 12 g/l Na2SiO3 for 120 minutes. Coating characterization was carried out using profilometer, Eddy Current tester, Vickers micro hardness test, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS) to determine surface roughness, thickness, hardness, phase composition, microstructure and elemental composition of coatings. It was determined that coating thickness and surface roughness of coatings increased whereas hardness of coatings decreased with increasing Mn content. It was also determined that coating hardness was relatively higher in regions closer to coating/substrate interface and decreased towards coating surface. Maximum and minimum hardness values measured in coatings were 2595 and 597 HV. XRD showed that all coatings, regardless of substrate chemical composition, contained Al6Si2O13, ?-Al2O3. Beside these phases, coatings produced on Al-1Mn alloy contained MnO2, coating produced on Al-2Mn alloy contained ?-Al2O3 and coating produced on Al-8Mn alloy contained ?-Al2O3. SEM micrographs showed that with increasing Mn content coatings became more porous and sponge-like structures became dominant through the surface. Due to EDS analysis results high amount of aluminum present in coatings. Oxygen and aluminum contents only slightly changed through coating cross section whereas silicon content was significantly higher in outer regions of coatings.
Keywords: Coating, Aluminum, Manganese, Micro Arc Oxidation