Dökme demirlerin korozyon dirençlerinin grafen oksit kaplama ile arttırılması
Increasing the corrosion resistance of cast irons by graphene oxide coating
Yazar: ALİ KAAN AKGÜL
Danışman: DOÇ. DR. DOĞUŞ ÖZKAN
Milli Savunma Üniversitesi / Atatürk Stratejik Araştırmalar ve Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gemi Makineleri Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Gri dökme demir = Gray cast iron ; Korozyon = Corrosion ; Makine mühendisliği = Mechanical engineering ; Raman spektroskopisi = Raman spectroscopy

Özet:
Bu tez çalışmasında, endüstride geniş bir kullanım alanına sahip gri dökme demirlerin zayıf oksidasyon dirençlerini iki boyutlu malzeme olan grafen oksit ile arttırılması araştırılmıştır. Son yıllarda gelişen kaplama yöntemlerinden Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) yöntemi ile farklı proseslerde grafen oksit yüzey kaplamaları gerçekleştirilmiş, oluşan kaplamaların yüzey yapıları karşılaştırılmış olup gri dökme demirin korozyon davranışına ve hızına etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda, CVD yöntemi ile farklı metan gazı akılarında, gri dökme demir numunelerinin yüzeyi grafen oksit ile kaplanmıştır. Hazırlanan grafen oksit kaplamaların karakterizasyonu Raman Spektroskopisi ile incelenerek farklı metan akılarında kaplanan numunelerde oluşan grafen oksit yapısının literatüre göre hedeflenen yapıda ve başarı ile elde edildiği gözlemlenmiştir. Raman analizi sonuçlarında grafen oksit pikleri görülerek, yoğunluğu haritalanmıştır. Kaplanan numunelere, %3.5 NaCl ortamında, korozyon test cihazı ile elektrokimyasal korozyon testleri uygulanmıştır. Korozyon testleri sonucunda kaplanmamış gri dökme demir ve 4 farklı metan akısında grafen oksit ile kaplanan numunelerin Tafel polarizasyon eğrileri elde edilmiştir. Korozyon oranları Tafel Polarizasyon yöntemi ile yorumlanmıştır. Korozyon öncesi ve sonrasında numunelerin mikroyapı değişimleri optik ve elektron mikroskopları ile incelenmiştir. Yapılan deney çalışmaları sonucunda, CVD yönteminde metan akısının grafen oksit kaplamanın yoğunluk ve homojenliğine doğrudan etki ettiği ortaya çıkarılmış ve oluşturulan farklı grafen oksit kaplamaların gri dökme demirin korozyon hızına etkileri sunulmuştur.

Abstract:
In this thesis, it was investigated to increase the weak oxidation resistance of gray cast irons, which have a wide usage area in industry, with graphene oxide, which is a two-dimensional material. Graphene oxide surface coatings were carried out in different processes with the Chemical Vapor Deposition (CVD) method, one of the coating methods developed in recent years, the surface structures of the resulting coatings were compared and the effects on the corrosion behavior and speed of gray cast iron were investigated. In this context, the surface of gray cast iron samples was coated with graphene oxide at different methane gas fluxes by CVD method. The characterization of the prepared graphene oxide coatings was examined by Raman Spectroscopy, and it was observed that the graphene oxide structure formed in the samples coated with different methane fluxes was obtained in the targeted structure and successfully according to the literature. Graphene oxide peaks were seen in the results of the Raman analysis and its density was mapped. Electrochemical corrosion tests were applied to the coated samples with a corrosion test device in 3.5% NaCl environment. As a result of corrosion tests, Tafel polarization curves of uncoated gray cast iron and samples coated with graphene oxide on 4 different methane flux were obtained. Corrosion rates were interpreted by the Tafel Polarization method. Microstructure changes of the samples before and after corrosion were examined with optical and electron microscopes. As a result of the experimental studies, it was revealed that the methane flux directly affects the density and homogeneity of the graphene oxide coating in the CVD method and the effects of the different graphene oxide coatings on the corrosion rate of gray cast iron are presented.