Çeliklerin elektrospark mikro alaşımlandırma yöntemiyle kaplanması

Abstract

Mekanik ve konstrüksiyon amaçlı kullanılan çelik malzemeler uygulanankaplamalarla çok daha yüksek korozyon ve aşınma özellikleri gösterebilmektedir. Buçalışmada çelik numunelere Electro-Spark Deposition (ESD) tekniğiyle titanyumkaplama ve Mikro-Ark Oksidasyon (MAO) tekniğiyle alüminyum oksit kaplamauygulanmıştır.ESD metodu, metalik malzemelerin yüzeylerine geleneksel yöntemlere kıyaslaçok daha kuvvetli olarak bağlanan ve iyi bir yapışma sergileyen kaplamalaryapılmasını sağlayan, kullanılan elektrodun pulslu elektrik akımların oluşturduğuplazma formasyonu vasıtasıyla yüzeyde biriktirilmesi prensibine dayanan bir mikro-kaynak işlemidir. Bu çalışmada çelik numunelerin yüzeyine ESD tekniği ile Tikaplanmış ve çeşitli analiz yöntemleriyle kaplama tabakasının incelenmesigerçekleştirilmiştir. Ayrıca kaplama yapılan numuneler fırında belirli sürelerletavlanarak yüzeydeki oluşumlar incelenmiştir.ESD metodu ile biriktirilen kaplamanın üzerine ikinci bir koruyucu tabakaolarak korozyona ve aşınmaya direnci yüksek olan alüminyum oksit (Al2O3)oluşturmak amacıyla MAO uygulaması yapılmıştır. MAO işlemi, pulslu akımlarkullanılarak elektrolit çözelti içindeki numunenin yüzeyinin belli bir derinliğe kadarçok dayanıklı bir seramik olan Al2O3 tabakasına dönüşmesini sağlamıştır.Kaplama işlemlerinin uygulandığı numunelerden kesit alınarak kaplamakalınlıkları ölçülmüş ve optik görüntüler de alınarak kaplama morfolojisiincelenmiştir. Yapılan analizler sonucunda ESD ve MAO yöntemlerinin birlikteuygulanması durumunda titanyum ve alüminyum oksit katmanlarından oluşanyaklaşık olarak 40µm kalınlığa sahip seramik bazlı bir koruyucu tabaka elde edildiğibelirlenmiştir.

Coating methods provide better corrosion and erosion resistant surfaces onsteel parts. In this study, titanium is deposited by Electro-Spark Deposition (ESD)technique and aluminum oxide is formed on the surface of steel samples by Micro-Arc Oxidation method.ESD is a micro welding process applied by an electrode using pulsed electriccurrents, thus depositing coating material on the surface of the substrate. It ensures ametallurgically bonded and stronger coating layer than any conventional technique.In this work, Ti is deposited on the surface of the steel samples by ESD applicationand the coating layer is analyzed by several methods. Also, coated samples areannealed in the furnace for different time periods and the formations on the surfaceare investigated.In order to transform the outer layer of the ESD coating to aluminum oxide(Al2O3), which has superior corrosion and erosion resistance and to obtain a secondprotective film, MAO is applied on the samples. This process that uses pulsedcurrents provided a resistant Al2O3 layer formation on the sample parts put in theelectrolyte solution.Coating thickness is determined on the cross-sections of the coated samplesand surface morphology is investigated by optical viewing. The result of thesestudies has shown that, a ceramic-based protective coating having approximately40µm thickness formed of titanium and aluminum oxide layers is obtained on thesurface of the steel with successive operation of ESD and MAO processes.