Elektrodepozisyon yöntemi ile üretilen Ni-W/PTFE kompozit kaplamaların tribolojik, mekanik ve korozif davranışları
Tribologic, mechanical and corrosive behavior of Ni-W/PTFE composite coatings produced by electrodepositing method
Yazar: ARİF KARADAĞ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLAN ÇOBAN ; DOÇ. DR. MEHMET UYSAL
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Elektrodepozisyon = Electrodeposition ; Kristal boyut = Crystal size ; Tribolojik özellikler = Tribological properties

Özet:
Bu çalışmada St37 çelik altlıklar yüzeyine Ni-W/PTFE nanokompozit kaplamaların darbe akımlı (PC) elektrodepozisyonunda, PTFE polimer partikül konsantrasyonu ve akım yoğunluğu parametreleri değiştirilerek metal matrisli kompozitler üretildi. Elektrolitik banyoda, banyo içerikleri ve banyo parametreleri sabit tutularak PTFE ağırlıkça oranı ve kesikli akım yoğunluğu artan miktarlarda değiştirildi. Burada temel amaç Ni-W/PTFE kompozit kaplamaların; morfolojisi, mekanik, tribolojik ve korozyon özelliklerinin takviye partikül konsantrasyonuna ve darbeli akım şiddetine bağlı biriktirme optimizasyonunu sağlamaktır. Üretilen kompozitlerin, yüzey morfolojileri ve aşınmış yüzeyler taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile analiz edildi. Biriktirilen tabakaların faz yapıları X-ışını kırınımı (XRD) ile analiz edilmiş olup elde edilen sonuçlardan maksimum yarı tam genişlik (FWMH) açılarına göre Williamson-Hall ve Debye-Scherrer yöntemleri ile üretilen malzemelerin kristalit boyutu ve kafes distorsiyonları hesaplanmıştır. Çökelmelerin enine kesitlerinde nano-indentasyon sertlik testleri ve tribolojik ölçümler için pistonlu bilyeli disk testleri gerçekleştirilmiştir ve tribolojik testler için kuru kayma yöntemi tercih edilmiştir. Biriktirmelerin korozyon özellikleri ise ağırlıkça %3,5 NaCl çözeltisinde incelendi ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) de uygulandı. Bu deneysel sonuçlara göre farklı konsantrasyonlarda uygulanan kaplamalarda ağırlıkça 15 g/L PTFE partikülünün, farklı akım yoğunlukları uygulanan deneylerde ise 1,0 A/cm2 akım yoğunluğunun en iyi özellikleri elde etmek için optimum parametreler olduğu gösterilmiştir.

Abstract:
In this study, metal matrix composites were produced by changing the PTFE polymer particle concentration and current density parameters in the pulse current (PC) electrodeposition of Ni-W/PTFE nanocomposite coatings on the St37 steel substrates. In the electrolytic bath, the PTFE weight ratio and the pulsed current density were changed with increasing amounts while keeping the bath contents and bath parameters constant. The main purpose of the study is to make Ni-W/PTFE composite coatings; with morphology, mechanical, tribological, and corrosion properties depending on the reinforcement particle concentration and pulsed current intensity to provide deposition optimization. Surface morphologies and worn surfaces of the produced composites were analyzed by scanning electron microscopy (SEM). The phase structures of the deposited layers were analyzed by X-ray diffraction (XRD), and the crystallite size and lattice distortions of the materials produced by Williamson-Hall and Debye-Scherrer methods were calculated according to the maximum half-full width (FWMH) angles. Nano-indentation hardness tests and reciprocating ball disc tests were performed for tribological measurements on the transverse sections of the deposits, and the dry sliding method was preferred for tribological tests. The corrosion properties of the deposits were investigated in 3.5 wt.% NaCl solution and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) were also applied. According to these experimental results, it has been shown that 15 g/L PTFE particles by weight in coatings applied at different concentrations and 1.0 A/cm2 current density in experiments with different current densities are the optimum parameters to obtain the best properties.