Havacılık sektöründe kullanılan ısıl işlem görmüş alüminyum alaşımının üzerine uygulanan krom dönüşüm kaplamaların karakterizasyonu ve korozyon direncinin incelenmesi
Characterization and investigation of the corrosion resistance of chromium conversion coatings on heat-treated aluminum alloys used in the aerospace industry
Yazar: CANSEL PEHLİVANOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİR ZAFER HOŞGÜN
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Proses ve Reaktör Tasarımı Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Sağlığa ve çevreye zararlı olduğu bilinen hekzavalent krom dönüşüm kaplamaları (HCC) ile ilgili regülasyonlar üç değerlikli krom dönüşüm kaplamaları (TCC) ile ilgili çalışmaların yapılmasını teşvik etmektedir. Bu çalışmada, havacılık endüstrisinde kullanılan ısıl işlem görmüş 2024-T3 alüminyum alaşımlarının farklı konsantrasyonlarda (ağırlıkça %25, 35 ve 50) TCC prosesleri kaplanarak, HCC prosesleri ile ikame edilebilirliği araştırılmıştır. Numunelerin korozyon performansları ve yüzey morfolojileri incelenmiş; TCC kaplamaların, HCC kaplamalara göre daha pürüzlü ve gözenekli yüzeylere ve daha hidrofobik film yapısına sahip olduğu tespit edilmiştir. Elektrokimyasal analizlerde; HCC kaplamanın açık devre potansiyeli (Eocp), TCC kaplı numuneye göre 40 mV daha pozitifti. Tüm numunelerde pasivasyon bölgesi gözlenmiştir ve ağırlıkça %25 TCC kaplamanın Epit, kaplanmamış 2024-T3'e göre 250 mV daha anodik olarak başladığı tespit edilmiştir. Ayrıca, kaplanmış numuneler, kaplanmamış numuneye kıyasla kapasitif bir davranış sergilemiştir bu durum gelişmiş yük transfer direnci anlamına gelmektedir. Ayrıca, Nyquist grafiklerinden elde edilen veriler ile modellenen eşdeğer elektrik devresine göre; HCC kaplamanın direncinin (Rp), TCC kaplamalardan daha iyi olduğunu göstermiştir. Tuz sisi testine göre; HCC kaplı numunelerin, TCC kaplı numunelere göre daha az çukur yoğunluğuna sahip olduğu tespit edilmiştir. Genel olarak, TCC kaplamanın özellikle düşük konsantrasyonunun 2024-T3 malzemesinin korozyon direncini arttırdığı fakat iyon aktivitesine ve zayıf oksit oluşturan elementlere izin veren gözenekli yüzey morfolojisi nedeniyle korozyon dirençlerinin HCC kaplamalara göre daha üstün olmadığı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The hexavalent chromium coating(HCC), known to be harmful to health and the environment, was replaced by a trivalent conversion process (TCP) coating. In this framework, different concentrations (25 wt%, 35 wt% and 50 wt%) of TCP coatings on 2024-T3 aluminum alloys used in aerospace applications were investigated. The corrosion performance of the coatings was evaluated using electrochemical techniques and a salt spray test and surface morphologies investigated. The results show that the TCP coating had a porous surface with higher roughness compared to HCC. In addition, the TCP coating was slightly more hydrophobic compared to the HCC coating. The open circuit potential (Eocp) of HCC was 40 mV more positive than that of TCP coatings. A passive region was observed for all samples, and Epit of 25 wt% TCP coating started at 250 mV more anodic than the untreated sample. Analysis of the corroded surface after polarization measurement showed that pits had formed in the coated samples. In addition, the coated samples showed capacitive behavior compared to the uncoated samples, implying improved charge transfer resistance. In addition, the electrical circuit model showed that the resistance (Rp) of the HCC coating was better than that of the TCP coating. However, analysis of the salt spray samples showed a lower density of pits in HCC compared to TCP-coated samples after 168 hours, probably due to the higher amount of Cr involved in the oxide layer. In general, it can be concluded that TCP coating, especially at low concentration, increases the corrosion resistance of 2024-T3 but is not higher than HCC due to the porous surface morphology that allows ionic activity and the weak oxide-forming elements.