Haddelenmiş AZ91 alaşımının üzerine kaplanan akımsız Ni-P, Ni-P-W ve Ni-P-W-Al2O3 kompozit kaplamanın korozyon direnci ve aşınma özellikleri
Corrosion and wear properties of Ni-P, Ni-P-W and Ni-P-W-Al2O3 electroless composite coatings on twin roll casted AZ91 magnesium alloy
Yazar: SELİM TAŞÇI
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ANIK
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada ikiz merdaneli sürekli döküm yöntemi ile üretilmiş AZ91 magnezyum levha alaşımı alt metal üzerine korozyon ve aşınma özelliklerini iyileştirmek amacıyla akımsız Ni-P, Ni-P-W ve Ni-P-W-Al2O3 kaplama işlemleri gerçekleştirilmiştir. Ni-P-W-Al2O3 kaplama banyo çözeltisi içerisindeki Al2O3 partikülleri askıda tutabilmek amacıyla 100 mg/l iyonik olmayan yüzey aktif madde ve pH 9'da çalışılmıştır. Kaplamalara uygulanan tüm ısıl işlemler 400oC'de gerçekleştirilmiştir. Kaplamaların korozyon dirençleri pH 7'de %3,5 NaCl içeren ve içermeyen 0,1 M K2SO4 + 0,1 M K2HPO4 çözeltisi içerisinde potansiyodinamik polarizasyon davranışları incelenerek ölçülmüştür. Kaplamaların karakterizasyon çalışmaları için SEM, EDX ve XRD ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca tüm kaplamaların mikro-sertlik ölçümleri ve aşınma dirençleri (levha üzerinde bilye yöntemi ile) incelenmiştir. 

NiP, NiPW 2,5 ve NiPW 2,5 Al kaplamalarının EDX analiz sonuçları tungsten ve alümina miktarındaki artışın fosfor miktarında düşüşe sebep olduğunu göstermiştir. Buna bağlı olarak amorf yapıda ve korozyon direncinde azalma görülmüştür. AZ91 magnezyum alaşımı sertlik değerinde Ni-P, Ni-P-W ve Ni-P-W-Al2O3 kaplama uygulaması ile 80HV'den 683HV'ye kadar artış sağlanmıştır. AZ91 magnezyum alaşımının aşınma direncinde de Ni-P, Ni-P-W ve Ni-P-W-Al2O3 kaplamalar ile 204x10-6 mm3/N.m'den 5,9x10-6 mm3/N.m'ye kadar önemli ölçüde artış gerçekleşmiştir. Ni-P-W ve Ni-P-W-Al2O3 kaplamaların sertlik değerlerinde ve aşınma direncinde görülen artış, nikel matris içerisinde artan tungsten ve Al2O3 partikül miktarının plastik deformasyona engel olmasından kaynaklanmaktadır.

Abstract:
In this study, electroless Ni-P, Ni-P-W and Ni-P-W-Al2O3 coating processes were carried out on AZ91 magnesium sheet alloy base metal produced by twin roll continuous casting method to improve corrosion and wear properties. 100 mg/l non-ionic surfactant and pH 9 were used to keep Al2O3 particles dispersed in Ni-P-W-Al2O3 coating bath solution suspended. All heat treatment applied to the coatings were conducted at 400oC.  Corrosion resistances of the coatings were measured by potentiodynamic polarization technique within 0,1 M K2SO4 + 0,1 M K2HPO4 (pH 7) solutions with and without 3,5% NaCl. SEM, EDX and XRD measurements were carried out for characterization of the coatings.  Also, micro hardness and wear resistances (using ball on disc) of all coatings were examined.  

EDX analysis results of NiP, NiPW 2,5 and NiPW 2,5 Al coatings showed that increase in tungsten and alumina amounts result decrease in phosphorus content.  Correspondingly a decrease in both amorphous structure and corrosion resistance was observed.  An increase was achieved in hardness values of AZ91 magnesium alloy with Ni-P, Ni-P-W and Ni-P-W-Al2O3 coating application from 80HV to 683HV. Also significant increase was observed in wear resistances of AZ91 magnesium alloy with Ni-P, Ni-P-W and Ni-P-W-Al2O3 coatings.  The increase in hardness values and wear resistance of Ni-P-W and Ni-P-W-Al2O3 coatings was thought result from increase that plastic deformation becomes different by solid solution and particle strengthening mechanisims respectively in the amount of tungsten and Al2O3 particle within nickel matrix.