Makine elemanlarının aşınma problemlerinin giderilmesi için sert seramik kaplamaların kullanılması
Hard ceramic coating to improve wear resistance of machine element
Yazar: ALİCAN YAPAREL
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MELİH BELEVİ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, makina elemanlarında sorunlara neden olan aşınma konusundan bahsedilmiş ve bu problemi gidermek için neler yapılabileceği üzerinde duruldu. Çözüm olarak, aşınma direncini iyileştirmek için yüzey mühendisliği yöntemlerinden biri olan plasma elektrolitik oksidasyon seramik kaplama tekniği kullanıldı. Daha sonra plazma elektrolitik oksidasyon (PEO) yöntemiyle saf zirkonyum (zirkonyum 702) üzerine, yapılan optimizasyon çalışması sonrasında karar verilen, belirli oranlarda sodyum silikat, potasyum hidroksit, borik asit içeren elektrolit çözeltisinde, farklı sürelerde 3,5, 60 ve 90 dakika olmak üzere sırasıyla yaklaşık 4, 120 ve 190 mikron kalınlığında üç farklı seramik kaplama elde edildi. Yapılan kaplamaların ilk olarak yüzey pürüzlülükleri ölçüldü. Daha sonra elde edilen kaplamaları karakterize edebilmek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla kesit ve yüzey morfolojileri incelendi. Kaplamaların faz kompozisyonlarını belirleyebilmek için x-ışını kırınımı (XRD) yöntemi kullanıldı. Yapısal incelemeler ardından, kaplamaların mikro sertlik değerleri ölçüldü. Son olarak, elde edilen en ince ve en kalın PEO kaplamaların kuru ortamdaki tribolojik davranışını incelemek için alümina bilye (karşı aşındırıcı) ile pin on plate aşınma testleri yapıldı. Test sonuçlarında, PEO kaplamaların artan kaplama kalınlığıyla birlikte saf zirkonyumun aşınma direncini önemli derecede arttırdığı görülmüştür. Aşınma deneyleri sırasında PEO kaplamalar için abrazif aşınma mekanizması etkin olmuştur.

Abstract:
In this paper, the wear phenomena that causes the problems on machine elements was mentioned and emphasized what can be done to prevent that wear problem. As a solution, one of the surface treatment method is plasma electrolytic oxidation was used to improve wear resistance. Subsequently, using plasma electrolytic oxidation (PEO), three different ceramic coating for several process time 3.5, 60, 90 minutes were produced on pure zirconium which have 4, 120, 190 microns thickness respectively in the electrolyte solution that include specified concentration of sodium silicate, potassium hydroxide boric acid which determined after optimization study. Firstly, the surface roughness of the coatings that produced was measured. Further, the surface and cross section morphology of the coatings was investigated using scanning electron microscopy (SEM) to characterize the coatings. Phase composition of PEO coatings was analyzed using X-Ray diffraction (XRD). After the structural analysis, the value of micro hardness of the coatings was measured. Lastly, The tribological behaviour of PEO coatings which are the thinnest and thickest under dry sliding conditions against alumina ball was investigated using ball-on-plate test configuration. The results indicated that the PEO coatings significantly enhanced the wear resistance of pure zirconium with increasing coating thickness. During the wear test abrasive wear mechanism was predominant for PEO coatings.