Alüminyum alaşımları ile kaplanan yapı çeliklerinin korozyon davranışlarının incelenmesi
Investigation of corrosion behavior of structural steels coated with aluminum alloys
Yazar: FURKAN KALAN
Danışman: DOÇ. DR. KADRİ VEFA EZİRMİK
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Korozyon = Corrosion ; Oksidasyon = Oxidation ; Sıcak daldırma yöntemi = Hot dip method

Özet:
Yapı çelikleri, günümüz endüstrisinde en yaygın olarak kullanılan malzemelerdir. Yapı çeliklerinin atmosferik koşullarda veya korozif ortamlarda korozyondan korunması amacıyla çeşitli yüzey kaplama prosesleri uygulanmaktadır. Bunlar içerisinde en yaygın olan yöntem galvanizleme işlemidir. Galvanizleme prosesinde çelik parçaların yüzeyine, sıcak daldırma yöntemi kullanılarak çinko kaplamalar yapılmaktadır. Çinko kaplamalar özellikle klorürlü ortamlarda korozyondan koruma konusunda yetersiz kalmaktadır. Alüminyum ve alüminyum alaşımları klorürlü ortamlarda ve yüksek sıcaklık oksidasyon direnci istenilen yerlerde çinkoya alternatif bir malzeme grubu olarak göze çarpmaktadır. Bu tez çalışmasında, çelik malzeme yüzeyine, çinko kaplamaya alternatif olabileceği düşünülen, alüminyum/alüminyum alaşımı kaplamalar sıcak daldırma yöntemi kullanılarak kaplanmıştır. Farklı alüminyum alaşımlarının çeliklerin korozyon ve yüksek sıcaklık oksidasyon özelliklerini nasıl etkilediğini incelemek amacıyla üç farklı alaşım kullanılmıştır. Bunlardan AA1050 safa yakın, AA2024 Cu içeriği yüksek ve AA5083 ise Mg içeriği yüksek olan Al alaşımlarıdır. Yapı çelikleri 1dak, 3dak ve 5dak sürelerde 700°C sabit sıcaklıkta tutulan ergiyik alüminyum banyolarına daldırılarak kaplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Kaplama sonrası kaplamaların ve kaplama-çelik ara yüzeyinde oluşan intermetalik yapıların özellikleri optik mikroskop, mikro sertlik cihazı, X-ışını Difraktometre (XRD), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve Enerji Saçınım Spektroskopi (EDS) sistemleri kullanılarak incelenmiştir. Kaplamaların yüksek sıcaklıkta oksidasyon özelliklerini incelemek amacıyla kaplanmış numunelere 24 saat süreyle 750°C sıcaklıkta atmosferik koşullarda oksitleme işlemi yapılmış ve meydana gelen ağırlık artışı incelenmiştir. Al kaplanmış çeliklerin korozyon özelliklerini incelemek için oluşturulan iki farklı korozif çözelti içerisine daldırma testi yapılmış, oluşan korozyon kayıpları ve bozunma şekilleri incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda sıcak daldırma işlemiyle üretilmiş Al kaplamaların yapı çeliklerinin oksidasyon ve korozyon dayanımlarını önemli derecede artırdığı tespit edilmiştir.

Abstract:
Structural steels are the most widely used materials in today's industry. Various surface coating processes are applied to protect the structural steels from corrosion in atmospheric conditions or in corrosive environments. The most common method is galvanizing. Zinc coatings are applied to the surface of steel parts by hot dipping method in the galvanizing process. Zinc coatings are particularly inadequate in corrosion protection especially chlorine-rich environments. Aluminum and aluminum alloys are considered as an alternative material to zinc in chlorine-rich environments and where high temperature oxidation resistance is desired. In this thesis, aluminum / aluminum alloy coatings, which are thought to be an alternative to zinc coating, are coated with hot dip method. Three different alloys were used to investigate how different aluminum alloys affect the corrosion and high temperature oxidation properties of steels. AA1050 is almost pure, AA2024 is high in Cu content and AA5083 is Al alloys with high Mg content. The structural steels were plated by immersing them in the molten aluminum baths maintained at a constant temperature of 700 ° C for 1min, 3min and 5min. The properties of the intermetallic structures formed between the coating and the coating-steel interface were examined using optical microscope, micro hardness tester, X-ray diffractometer (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) systems. In order to investigate the high temperature oxidation properties of the coatings, the coated samples were oxidized at atmospheric conditions at 750° C for 24 hours and the resulting weight increase was examined. In order to examine the corrosion properties of Al-coated steels, immersion test was performed in two different corrosive solutions, and corrosion losses and corrosion damages were investigated. Aluminium platings produced by hot dipping process have been found to significantly increase the oxidation and corrosion resistance of the structural steels.