AZ31 magnezyum alaşımı üzerine Ni-B esaslı kompozitlerinakımsız olarak kaplanmasının korozyon direnci üzerineetkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of ni-b based composites onthe corrosion resistance of Ni-B based composites on AZ31magnesium alloy
Yazar: SALAH ELDIN K A ABDULHAMID
Danışman: PROF. DR. FATMA KANDEMİRLİ
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Katkı maddeleri = Additives ; Magnezyum alaşımları = Magnesium alloys

Özet:
Mevcut çalışmada, AZ31B magnezyum alaşımı üzerine nikel-bor ve nikel bor kompozit kaplamaların akımsız olarak kaplanması araştırılmıştır. Düzgün ve katalitik olarak aktif bir yüzey oluşturmak için, Ni-B akımsız kaplamadan önce asit sıyırma işleminin yapılması özellikle önemlidir. AZ31 B Mg alaşımı üzerinde asit sıyırma işlemi fosforik asit içine ve %40 HF içine daldırma ile yapılmıştır. Asit sıyırma işlemi ayrıca H3PO4 ve HF içeren tek bir çözelti
içerisinde de gerçekleştirilmiştir. Her iki durumda da hem H3PO4 hem de HF konsantrasyonunun ve zamanın etkisi araştırılmıştır. Asit sıyırma işlemi yapılmış örnekler daha sonra bir Ni-B kompoziti ile akımsız olarak kaplanmıştır. Kaplama tabakasının kalınlığının, sıcaklık, zaman ve banyo bileşimine bağlı olduğu anlaşılmıştır. Ni-B kompozit kaplamanın performansı SEM altında incelenmiştir Asit sıyırma işlemi yapılmış numunelerinin ağırlık kaybının H3PO4 konsantrasyonu ile doğru orantılı olarak arttığı ve 400 ml/L asit çözeltisinde maksimuma ulaştığı gözlenmiştir. H3PO4 konsantrasyonundaki daha fazla artış, PO4 3− konsantrasyonunun artışına neden olur. Bu artış substrat yüzeyi üzerinde çözünmeyen filmler (esas olarak Mg3(PO4)2 ve Al3PO4) oluşmasını sağlar. Bu durum ise Mg
alaşımının oksitlenmesine ve çözünme hızının ve ağırlık kaybının azalmasına yol açar. En kalın kaplama, 85 oC'de 6 g/L NaHB4'te elde edilmiştir. Yapılan kaplamaların SEM incelenmesinde, H3PO4/HF sıyırma işlemi yapılmış AZ31 numuneleri üzerinde yapışkan bir Ni-B kompozit kaplamasının akımsız birikimle olabileceği öngörülmüştür. Ağırlıkça %3,5 sodyum klorür sulu çözeltisindeki elektrokimyasal empedans spektroskopisi ölçümleri, kaplamanın magnezyum alaşımı substratını korozyondan koruyabildiğini göstermektedir. Bu çalışmada ayrıca ikili Ni-B kaplamalarına ilave edilen Al2O3 or WO3'ün etkisini araştırmak için Ni-B ve Ni-B-Al2O3 ve Ni-B-WO3 kompozit kaplamaları yapılarak yapısal ve mekanik özelliklerinin karşılaştırması yapılmıştır. Bu Ni-B-Al2O3 ve Ni-B-WO3 kaplamaları, yukarıda
belirtilen Ni-B kaplama çözeltisine Al2O3 veya WO3 toz partikülleri eklenerek yapılmıştır. Al2O3 veya WO3 ilave edilmesi ile mekanik özelliklerde önemli bir iyileşme gözlenmiştir.

Abstract:
The present work investigates the electroless plating of nickel-boron and nickel boron composites coatings on AZ31B magnesium alloy. Pickling is particularly critical before Ni-B electroless plating to create a uniform and catalytically active surface. Pickling treatment on AZ31-B-Mg alloy was investigated in phosphoric acid followed by immersion in 40% HF. Pickling treatment was also performed in an one solution containing both H3PO4 and HF. In
either case, the effect of concentration of both H3PO4 and HF as well as the effect of time were investigated. The pickled samples were then electroless plated with a Ni-B composite. The thickness of the plating layer was affected by temperature, time and bath composition. The performance of the Ni-B composite coating was investigated under the SEM. It is shown that the weight loss of the pickled samples is increased with the increase of H3PO4 concentration and reaches a maximum in 400 ml/L acid solution. Further increase in H3PO4 concentration results in a higher concentration of PO4 3−, leading to a higher tendency to produce insoluble films (mainly Mg3(PO4)2 and Al3PO4) on the substrate surface slowing down the rate of Mg alloy oxidization and dissolution, leading to a decrease in weight loss. The highest thickness of the plating layer was obtained at 6 g/L of NaHB4 at 85 oC. SEM investigation predicted the electroless deposition of an adherent compact layer of Ni-B composite coating on the H3PO4/HF pickled AZ31 samples. Electrochemical impedance spectroscopy measurements in 3.5%wt. sodium chloride aqueous solution suggest that the plating can protect the magnesium alloy substrate from corrosion attack. The present study has also presented the synthesis and a comparison of properties (structural and mechanical) of Ni-B and Ni-B-Al2O3 and Ni-B-WO3 composite coatings to elucidate the beneficial role of Al2O3 or WO3 addition in binary Ni-B coatings. The Ni-B-Al2O3 and Ni-B-WO3 coatings were synthesized by adding Al2O3 or NaWO3 powdered particles into the above mentioned Ni-B coating solution. A significant improvement in mechanical properties has been observed by the addition of Al2O3 or WO3.