Ticari saflıktaki alüminyumun mikroark oksidasyon yöntemiyle alümina kaplanması

Abstract

Günümüzde yeni gelişen teknolojilerde malzeme seçiminde mekanik değerler, hafiflik, geri kazanım ve kolay şekillendirme gibi özelliklere dikkat edilmektedir. Özellikle hafif metal tercihi birçok nedenden dolayı son yıllarda çok popüler hale gelmiştir. Alüminyum ve alaşımları diğer metaller gibi düşük yoğunlukları ile göze çarpan ve üzerine araştırmalar yapılan bir metaldir. Gemicilik, savunma, uzay ve otomotiv endüstrisinde alüminyum ve alaşımlarının kullanımı son yıllarda gittikçe artmaktadır. Alüminyum metali düşük aşınma ve düşük sertlik direncine sahiptir. Üretilen parçaların kullanım ömrünü azaltmakta ve kullanım alanlarını kısıtlamaktadır. Bu dezavantajları ortadan kaldırmak için farklı alaşımlama teknikleri kullanılmakta veya yüzey değiştirme işlemlerine başvurulmaktadır. Anodik oksidasyon prensibiyle çalışan Mikro Ark Oksidasyon (MAO) tekniği, alüminyum metali için özel olarak tercih edilen bir yüzey değişikliği yöntemidir. MAO prosesi; elektrolit içerisindeki numuneye yüksek voltaj uygulayarak malzeme yüzeyinde oksit tabaka oluşturulma prensibi ile çalışmaktadır. Bu yöntemle oluşturulan oksit kaplama tabakasının kaplama kalınlığı, yapışma kuvveti, girdi maliyeti, çevreye gönderilen kirlilik ve kaplama porozite miktarı konularında birçok kaplama işlemlerine göre avantaj sağlamaktadır. Bu yöntemin en göze çarpan özelliği ise alüminyum metaline çok yüksek aşınma ve korozyon direnci kazandırmasıdır. Bu çalışmada MAO yöntemi ile alüminyum malzemelerin yüzeyleri kaplanmıştır. Farklı elektriksel parametreler ve kaplama süreleri kullanılarak kaplama tabakasının morfolojik ve mekanik özellikleri araştırılmıştır. Bu çalışmada, taramalı elektron mikroskobu (SEM), kaplama kalınlığı, XRD, kaplama porozite ölçümleri, yüzey pürüzlülüğü, sertlik analizleri yapılmıştır. Yapılan karakterizasyonlar sonucunda farklı yapılarda kaplama tabakaları tespit edilmiştir. Anot-katod darbe vuruş süreleri artıkça ve uygulanan katodik voltaj değeri değiştikçe kaplama tabakasının morfolojik, mekanik ve kimyasal özellikleri incelenmiştir

In the new and developing technologies, the properties such as mechanical values, lightness, recovery and easy shaping are considered. Especially the choice of light metal has become very popular in recent years due to many reasons. Aluminum and its alloys are other metals, such as other metals with low densities. The use of aluminum and alloys in the shipping, defense, aerospace and automotive industries has been increasing in recent years. Aluminum metal has low wear resistance and low hardness resistance. It reduces the service life of the parts produced and limits their usage areas. To eliminate these disadvantages, different alloying techniques are used or surface replacement processes are used. The Micro Arc Oxidation (MAO) technique, which works with the principle of anodic oxidation, is a preferred method of surface change for aluminum metal. MAO was developed very quickly after the 1980s and this method has been used in industrial sizes. MAO process; It works with the principle of forming an oxide layer on the surface of the material by applying high voltage to the sample in the electrolyte. The coating thickness of the oxide coating layer formed by this method is advantageous over many coating processes in terms of adhesion strength, input cost, environmental contamination and coating porosity. The most striking feature of this method is that it gives very high wear and corrosion resistance to aluminum. In this study, the surfaces of aluminum materials were coated with MAO method. Morphological and mechanical properties of the coating layer were investigated by using different electrical parameters and coating times. In this study, scanning electron microscopy (SEM), coating thickness, XRD, coating porosity measurements, surface roughness, hardness analyzes were performed. As a result of the characterization, coating layers of different structures were determined. The morphological, mechanical and chemical properties of the coating layer were investigated as the anode-cathode pulse stroke times increased and the applied cathodic voltage value changed.