Alaşım elementi olarak bakırın alüminyumun mikroark oksidasyon tekniği ile kaplama davranışına etkisi

Abstract

Bu çalışmada, mikroark oksidasyon (MAO) yöntemiyle ağırlıkça farklı oranlarda (%0,7-1-2-4-8-16-33 ) bakır içeren Al-Cu ikili alaşımlarının yüzeyinde farklı sürelerde (20-40-60-120 dk) MAO yöntemiyle sert seramik (müllit, alfa alümina, alümina) kaplama yapılmıştır.Al-Cu alaşımları üzerinde oluşan seramik tabakanın yüzey morfolojisinin incelenmesinde, kaplama kalınlığına bağlı olarak alınmış sertlik izlerinin ölçümünde, çizik morfolojisi ve kaplama kalınlığı boyunca kimyasal kompozisyon analizlerinde taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve ek olarak bulunan enerji saçılım spektrometresi (EDS) kullanılmıştır. Ayrıca kaplama tabakasında oluşan fazlar XRD cihazı kullanılarak tespit edilmiştir. Kaplamaların yüzey pürüzlülüğündeki değişim ise profilometre ile ölçülmüştür.Bakır miktarı arttıkça kaplamadan alınan mikrosertlik değerleri düşmüştür. Bakır miktarının artmasıyla birlikte kaplamada oluşan porozite miktarının arttığı ve kaplama kalınlığının azaldığı tespit edilmiştir.MAO yapılmış tüm alaşımlarda oluşan kaplama tabakasının genelde 2 ayrı tabakadan (poroz dış bölge-yoğun iç bölge) oluştuğu yapılan SEM analizi ile göreceli olarak tespit edilmiştir.XRD ile yapılan faz analizlerinde bakır miktarı arttıkça müllit fazının arttığı tespit edilmiştir. Alfa alümina fazının ise kaplama süresi uzadıkça ve bakır miktarı düştükçe arttığı tespit edilmiştir.Kaplama tabakalarının pürüzlülük (Ra) değerlerinin artan bakır miktarına bağlı olarak azaldığı tespit edilmiştir. Artan bakır miktarına bağlı olarak ise çizilme direncinin azaldığı bulunmuştur.

In this study, an alkaline electrolyte is used on Al-Cu alloys (%0,7-1-2-4-18-33 Cu) substrates in order to ceramic coatings by using microarc oxidation (MAO) technology. It is achieved to develop the coatings microstructural, morphological and mechanical properties by optimising the coatings. Different process parameters are used substrates and processing time to optimise the coating properties. Depends on the parameters used alpha alumina and mullite based microarc oxidation coatings are formed. Based on the produced coatings, standard analyses techniques are employed in the mean of morphological, microstructural, chemical and mechanical properties. Coating morphology and structure are studied by using scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray spectrometer (EDX), and X-ray diffraction (XRD) techniques. For roughness measurements of alumina and mullite based MAO coatings, an profilometer is used. Mechanical properties are measured using microhardness and scratch tester.Experimental results showed that the coating thickness of the coated layers changes with the time and copper composition. The thickness of the coated layer ranged from 2 to 80 µm.The hardness of the coated samples increase with the distance from the surface to the interior of the test material. The average hardness of the coated layer on the substrate was about 1800-2400 HV for 0,7-1-2 % Cu alloy and 800-1700 HV for 4-8-18-33% copper alloy while the hardness of the substrate ranged from 25 to 55 Hv.After MAO coating, surface roughness of the samples increased.The dominant phases formed on the Al-Cu alloys were found to be a mixture of alumina, alpha alumina and mullite confirmed by XRD.