Otomotiv sektöründe epoksi toz boya öncesi dönüşüm kaplama işlemlerinin korozyon dayanımına etkisinin incelenmesi
Examination of the effect of conversion coating processes on corrosion resistance before epoxy powder coating in the automotive sector
Yazar: MUSTAFA YİĞİT DAYINLARLI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDÜLKERİM GÖK
Gebze Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Metal kaplama = Metal coating

Özet:
Korozyon otomotiv ana ve yan sanayide malzeme performansının sürekliliği için önem taşımaktadır. Sektörlerde ürünün kullanım ömrü ve performans stabilitesi için korozyon dayanımı önemli bir parametredir. Korozyon dayanımının arttırılması için sac şekillendirme proseslerinin olduğu hatlarda, şekillendirilecek sac metal korozyon önleyici kaplamalarla kaplanarak korozyon önlenmekte veya geciktirilmektedir. Uygulanabilirliği ve maliyeti göz önünde bulundurularak sac yüzeyinde dönüşüm kaplaması ve toz boya uygulamaları sektörde yaygınca kullanılmaktadır. Dönüşüm kaplamalarının sacın bir sonraki prosese hazırlanması ve korozyon dayanımına olumlu yönde etkisi olduğu bilinmektedir.
Bu çalışmada, demir fosfat ve zirkonyum esaslı dönüşüm kaplamaları kullanılmıştır. DD12 çelik üzerine kaplamalar yapılıp, elektro-statik toz boya ile boyandıktan sonra numuneler 400 saate kadar ISO 9227 tuz testine ve 500 saate kadar VDA 233/102 çevrimli korozyon testinin döngülerine maruz bırakılmıştır. Korozyon testine tabi tutulan numuneler, sektörde kullanılan ISO görsel değerlendirme standardı, çapraz kesme testi, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), yüzey temas açısı, pin-on-disk aşınma testi ve boya kalınlık ölçümü gibi metotlar kullanılarak karakterize edilmiştir.
Yapılan boya kalınlık ölçümünde zirkonyum esaslı nano seramik kaplamanın elektro-statik boyaya daha homojen tutunduğu ve numune üzerinde demir fosfat kaplamaya göre daha kalın boya kalınlığı oluşturduğu görülmüştür. SEM görüntülerinde demir fosfat kaplı numunelerde yüzeyde oluşan korozyon oyukları ve çatlakların zirkonyum esaslı dönüşüm kaplamalı numunelerdeki çatlak ve korozyon oyuklarına göre daha fazla olduğu saptanmıştır. Pin-on-disk testi sonuçlarına göre, ISO 9227 testi sonuçlarında demir fosfat kaplı numunenin zirkonyum esaslı dönüşüm kaplaması kullanılan numuneye göre daha iyi performans gösterdiği, VDA 233/102 testi için pin- on-disk testinde zirkonyum esaslı dönüşüm kaplamasına sahip numuneler demir fosfatlı numunelere göre daha iyi performans gösterdiği görülmüştür. Çapraz kesme testi ve görsel değerlendirmeye göre zirkonyum esaslı dönüşüm kaplaması kullanılan numunelerde VDA 233/102 testi sonrası daha iyi korozyon dayanımı ve adezyon özelliklerinin korunumu saptanırken, ISO 9227 testi için demir fosfat kaplı numunelerde daha iyi korozyon dayanımı ve adezyon özelliklerinin korunumu saptanmıştır.

Abstract:
Corrosion is a significant concern for customer-specific requirements in the automotive original equipment manufacturer and supplier industries. Corrosion resistance is a crucial parameter in terms of product lifespan and performance stability for the customer. To enhance corrosion resistance, sheet metal is coated with corrosion-preventive coatings on sheet metal forming lines to prevent or delay corrosion. Considering applicability and cost, conversion coating and powder coating applications on sheet metal surfaces are commonly used in the industry. Conversion coatings are known to prepare the sheet metal for the next process and positively impact corrosion resistance as well.
In this study, iron phosphate and zirconium-based conversion coatings were used. After the coatings were applied to DD12 steel and painted with electro-static powder coating, the samples were subjected to ISO 9227 Salt Spray Test for up to 400 hours and VDA 233/102 Cyclic Corrosion Test cycles for up to 500 hours. The samples subjected to corrosion tests were then characterized using methods such as the ISO visual evaluation standard used in the industry, cross-cut test, Scanning Electron Microscope (SEM), surface contact angle, pin-on-disk wear test, and coating thickness measurement.
For the coating thickness measurement, it was observed that the zirconium-based coating adhered to the electro-static paint more homogeneously and formed a thicker paint on the sample compared to the iron phosphate coating. SEM images revealed that corrosion pits and cracks formed on the surface of iron phosphate coated samples were more pronounced compared to those on the zirconium-based conversion coated samples. According to the pin-on-disk test results, the iron phosphate coated samples showed better results compared to the samples with zirconium-based conversion coating. For the VDA 233/102 test, the samples with zirconium-based conversion coating showed better performance than those with iron phosphate. According to the cross-cut test and visual evaluation, the samples with zirconium-based conversion coating showed better corrosion resistance and adhesion properties after the VDA 233/102 test, while the iron phosphate coated samples showed better corrosion resistance and adhesion properties after the ISO 9227 test.