FARKLI SERAMİK PARÇACIKLARIN AISI 304 ÖSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİK ÜZERİNE ELEKTROKİMYASAL YÖNTEM İLE KAPLANABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

Elektrokimyasal kaplama işlem kolaylığı, basitliği, ucuz olması, her parçaya uygulanabilir olması ve etkili bir yöntem olması nedeniyle adından sıklıkla bahsettirir. Elektrokimya kullanılarak yapılan kompozit kaplamalar ise günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle karbür tozlarının malzemelerin sertliğini arttırdığını ve malzemelerin yüzey özelliklerini iyileştirildiği bilinmektedir. Bu çalışmada farklı oranlarda hazırlanmış olan karbür tozlarından B4C,SiC ve ZrC tozlarının saf nikel ile birlikte oluşturulan çözeltileri kullanılmıştır. B4C yüksek sertliği, mekanik, tribolojik, elektronik, optik özelliklerinin yanı sıra yüksek nötron absorblama özelliği ile de dikkat çeken bir malzemedir. Düşük yoğunluğu, yüksek Young modülü, çok yüksek termal ve kimyasal kararlılığı vb. özellikleri olan B4C, elmas ve c-BN'den sonra bilinen en sert malzemedir. Bu özellikleriyle B4C ince filmler, kesici takımların, fren balatalarının, sabit disklerin ve çeşitli makine parçalarının kaplanması gibi mekanik, tribolojik uygulamalarda kullanılır. SiC, yalnızca elmas, kübik bor nitrür ve bor karbür ile aşılan olağanüstü sertliğe sahip seramik bir malzemedir. Malzeme aşınmaya karşı dirençli ve tüm alkalilere ve asitlere kimyasal olarak inert ve aynı zamanda yüksek ısıya dayanıklıdır. Bu özellikler SiC tozunu aşırı çalışma koşullarında kullanılmak üzere üstün bir aşındırıcı ve seramik malzeme yapar. ZrC ise yüksek sertliğe, yüksek termal iletkenliğe, iyi oksidasyon direncine ve tokluğa sahiptir. Tekstil endüstrisinde naylon, elyaf ve sert alaşımlı termostat tekstil yapımında kullanılır. Polimer nanokompozitler, seramik ve metal matris gibi kompozit malzemelerde de kullanılır. Bu çalışmada seramik tozlar arasında sertliği en iyi olan bu üç farklı seramik tozunun AISI 304 paslanmaz çeliği üzerine kaplanması yapılmıştır. Elde edilen bu veriler ışığında makine kimya endüstrisinde nikel kaplı malzemelerin kullanım sıklığını göz önüne alarak bu malzemelerin tribolojik ve korozyon özelliklerinin iyileştirilmesi için farklı Derin ötektik çözücü kompozisyonları geliştirilerek elektrokimyasal kaplama yöntemi ile AISI 304 çeliği üzerin kompozit kaplamalar geliştirilmiştir. Aslında AISI 304 kendi başına korozyon dayanımı açısından üstün özelliklere sahiptir ancak elektrokimyasal kaplanması genellikle asidik çözeltiler üzerinde gerçekleştirilebilmekedir ve sertliği uygulama alanlarına göre arttırılması için farklı kompozit kaplamalar gerektirmektedir. AISI 304 çeliğinin elektrokimyasal kaplama zorluğu göz önüne alındığında bu yüzey üzerinde elde edilebilecek kaplamalar yumuşak çelik gibi birçok farklı yüzeye uygulanabilecektir. Genel amaç olarak yeşil çözeltiler içinde kompozit nikel kaplamaların elektrokimyasal kaplama yöntemi ile gerçekleştirilmesi amaçlanmış olup konunun derinlemesine analizi tez boyunca farklı başlıklar altında tartışılmıştır.

Electrochemical coating often mentions its name because of its ease of operation, simplicity, cheapness, it is applicable to every part and it is an effective method. Composite coatings made using electrochemistry are widely used today. In particular, it is known that carbide powders increase the hardness of materials and improve the surface properties of materials. In this study, solutions of B4C, SiC and ZrC powders prepared from carbide powders prepared in different ratios were used together with pure nickel. B4C is a material that draws attention with its high hardness, mechanical, tribological, electronic and optical properties as well as its high neutron absorption feature. It has low density, high Young's modulus, very high thermal and chemical stability, etc. It is the hardest material known after B4C, diamond and c-BN. With these properties, B4C thin films are used in mechanical and tribological applications such as coating of cutting tools, brake pads, hard disks and various machine parts. SiC is a ceramic material with exceptional hardness surpassed only by diamond, cubic boron nitride and boron carbide. The material is abrasion resistant and chemically inert to all alkalis and acids as well as high temperature resistant. These properties make SiC powder a superior abrasive and ceramic material for use in extreme operating conditions. ZrC, on the other hand, has high hardness, high thermal conductivity, good oxidation resistance and toughness. Nylon in the textile industry, fiber and hard alloy thermostat is used in textile making. It is also used in composite materials such as polymer nanocomposites, ceramics and metal matrix. In this study, these three different ceramic powders with the best hardness among ceramic powders were coated on AISI 304 stainless steel. In the light of the data obtained and considering the frequency of use of the materials in the chemical industry, nickel plated mechanical, tribological and corrosion properties of these materials with improved electrochemical plating method for the improvement of different composite coatings on steel Aisi 304 Des compositions have been developed. In fact, AISI 304 has superior corrosion resistance properties on its own, but its electrochemical coating can usually be performed on acidic solutions and requires different composite coatings to increase the hardness according to the application areas. Given the difficulty of electrochemical coating of AISI 304 steel, the coatings that can be obtained on this surface can be applied to many different surfaces, such as mild steel. As a general aim, it is aimed to perform composite nickel coatings in green solutions by electrochemical coating method and in-depth analysis of the subject has been discussed under different headings throughout the thesis.