Çelik Yüzeylere Elektro-Kıvılcım Biriktirme (ESD) Metodu ile Zirkonyum Esaslı Kaplamaların Uygulanması

Elektro-Kıvılcım Biriktirme (ESD) tekniği metal yüzeylerin mekanik özelliklerini ve korozyon direncini geliştirmek için kullanılmaktadır. Mevcut çalışmada, ESD tekniği kullanılarak zirkonyum elektrot malzeme ile kaplanmış çelik yüzeyler karakterize edilmiştir. Altlık ve elektrot malzemenin en uyumlu olduğu parametreler araştırılmıştır. Bu amaçla kaplama deneylerinde klasik ESD cihazlarından farklı olarak özel bir yazılım içeren bilgisayar kontrollü bir darbe jeneratörü sistemi kullanılmıştır.Akım şiddeti 300 A ve etki süresi 200 ?s olan elektrik darbelerin kullanımı ile 3 paso kaplama sonucu ortalama 20 ?m kalınlığında biriktirme işlemi gerçekleştirilmiştir. En verimli sonuçlara sahip olan numune üzerinde XRD, SEM, EDX, mikro sertlik ve tribometre cihazları ile araştırmalar gerçekleştirilmiştir. XRD sonuçları, kaplamada ZrN ve ZrO2 fazlarının mevcudiyetini ifade etmektedir. Kaplanmış çelik numunelerin mekanik özellikleri belirgin şekilde gelişmiştir.

The application of Zirconium Base Coatings on Steel Surfaces by Using Electro-Spark Deposition (ESD) Method

Electro-Spark Deposition (ESD) technique is used to improve mechanical properties and corrosion resistance of metal surfaces. In the present study, steel surfaces that were coated with zirconium electrode materials by using ESD technique have been characterized. Firstly, the electrical parameters of process were investigated to achieve a best coating layer for this substrate-electrode couple. With this purpose, a pulse generator system containing pc control with special software is used which is different from classical ESD equipment in the coating experiments. Using electrical pulses with current amplitude of 300 A and duration of 200 ?s, it has been possible to developed a deposit layer with average thickness of 20 ?m after three coating pass. Then the coated samples were characterized with XRD, SEM, EDX, micro-hardness tester and tribometer. The XRD results indicated that the coating consists of ZrN and ZrO2 phases. The mechanical properties of coated steel samples were significantly improved.

___

  • Adraider, Y., Pang, Y.X., Nabhani, F., Hodgson, S.N., Sharp, M.C., Al-Waidh, A., 2013. Fabrication of zirconium oxide coatings on stainless steel by a combined laser/sol-gel technique. Ceramics International, 39, 9665-9670.
  • Bargel, H.J. ve Schulze, G., 1995. Malzeme Bilgisi. Güleç Ş. ve Aran A. (çeviri editörü), İTÜ Makine Fakültesi Ofset Atölyesi, İstanbul, 161-162.
  • Bertrand, G. ve Mévrel, M., 1997. Zirconia coatings realized by microwave plasma-enhanced chemical vapor deposition. Thin Solid Films, 292, 241-246.
  • Callister, W. D. ve Rethwisch, D. G., 2010. Materials Science and Engineering An Introduction. 8, USA: John Wiley & Sons, Inc., 415-416.
  • Chotirach, M., Tantayanon, S., Tungasmita, S., Kriausaku, K., 2012. Zr-based intermetallic diffusion barriers for stainless steel supported palladium membranes. Journal of Membrane Science, 405-406, 92-103.
  • Cubillos, G.I., Olaya, J.J., Bethencourt, M., Cifredo, G., Blanco, G., 2013. Resistance to Corrosion of Zirconia Coatings Deposited by Spray Pyrolysis in Nitrided Steel. Journal of Thermal Spray Technology, 22, 1242-1252.
  • Çakır, A., Yılmaz, M.S., Ribalko, A.V., Korkmaz, K., 2015. A study on modificationnof micro-alloy steel surfaces with different hard materials via electro-spark deposition method. Acta Physica Polonica A, 127, 1410-1413.
  • Durdu, S., Aktuğ, S.L., Korkmaz, K., 2012. Formation of Aluminum Titanate based duplex coatings on steel by using electro-spark alloying and micro-arc oxidation processes. 14th International Materials Symposium (IMSP'2012), Denizli, 556-563.
  • Hasuyama, H., Shima, Y., Baba, K., Wolf, G. K., Martin, H., Stippich, F., 1997. Adhesive and corrosionresistant zirconium oxide coatings on stainless steel prepared by ion beam assisted Deposition. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 127- 128, 827-831.
  • Johnson, R.N. ve Sheldon, G.L., 1986. Advances in the electrospark deposition coating process. Journal of Vacuum Science, 4, 2470-2476.
  • Korkmaz, K. ve Bakan, H.I., 2010. Process and properties of TiC0.7N0.3-based cermet coating deposition on steel by electrospark deposition technique. Kovove Material,48, 153-158.
  • Korkmaz, K., Ribalko, A.V., 2011. Effect of pulse shape and energy on the surface roughness and mass transfer in the electrospark coating process. Kovove Material, 49, 265-270.
  • Korkmaz, K., Ribalko, A.V., Sahin, O., 2013. The Effect of mass transfer between electrodes in the electrospark alloying process of titanium alloys with hard materials. Kovove Material, 51, 283-289.
  • Korkmaz, K., 2015. Investigation and characterization of electrospark deposited chromium carbide-based coating on the steel. Surface and Coatings Technology, 272, 1-7.
  • Mitsuo, A., Mori, T., Setsuhara, Y., Miyake, S., Aizawa, T., 2003. Mechanical properties of zirconium films prepared by ion-beam assisted deposition. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 206, 366-370.
  • Re, M. D., Gouttebaron, R., Dauchot, J. P., Leclere, P., Terwagne, G., Hecq, M., 2003. Study of ZrN layers deposited by reactive magnetron sputtering. Surface and Coatings Technology,174-175, 240-245. Ribalko, A.V., Korkmaz, K., Sahin, O., 2008.
  • Intensification of the anodic erosion in electrospark alloying by the employment of pulse group. Surface and Coatings Technology, 202, 3591-3599.
  • Spillmann, H., Willmott, P.R., Morstein, M., Uggowitzer, P.J., 2001. ZrN, ZrxAlyN and ZrxGayN thin films-novel materials for hard coatings grown using pulsed laser deposition. Applied Physics A, 73, 441-450.
  • Zhitomirsky,V. N., Grimberg, I., Boxman, R. L., Travitzky, N. A., Goldsmith, S., Weiss, B. Z., 1997. Vacuum arc deposition and microstructure of ZrN-based coatings. Surface and Coatings Technology, 94-95, 207-212.
Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 2015
  • Yayıncı: AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Pamuk Yağı Biyodizeli-Eurodizel Karışımlarının Tam Yükte Yanma, Performans ve Emisyonlara Etkisinin Deneysel Olarak İncelenmesi

Ahmet KESKİN

Yatay Borulardaki Isı Transferine Türbülatörlerin Etkilerinin Deneysel Olarak Incelenmesi

Gökhan ÖMEROĞLU, Şendoğan KARAGÖZ, Hossein ABDİ

Polistiren-Fosfin Oksit Modifiye Kil Nanokompozitleri

Gülay BAYRAMOĞLU, Seda EŞİYOK

2,4,6-Triklorofenolün Çeşitli Oksidantlarla Farklı Metal İyonlarını İçeren Tetrafenilporfirin Tetrasülfonat Katalizörlüğünde Oksidasyonu

Yasemin ÇİMEN, Tuğçe GÜNAY

Gen Teknolojisi ve Bitkilerde Genetik Transformasyon Yöntemleri

Emine YALÇIN, Oksal MACAR, Kültiğin ÇAVUŞOĞLU, Tuğçe Kalefetoğlu MACAR

116,117,118,119,120,124Sn ve233,234,235,236,238U İzotopları İçin Dev Dipol Rezonans Enerjilerinin Kestirimi

Serkan AKKOYUN, Tuncay BAYRAM, Yücel ÖZGÜVEN

Malahit Cevherinin Amonyum Nitrat ile Liç Edilmesine Mekanik Aktivasyonun Ektisinin İncelenmesi

Fatih APAYDIN, Mustafa AKÇAY

Gamma ve Weibull Dağılımları Arasında Kullback-Leibler Uzaklığına Dayalı Ayrım

Hayrinisa Demirci BİÇER, Cenker BİÇER

Afyonkarahisar-Sandıklı Hüdai Jeotermal Sahası Hidrojeokimyasal Analiz Sonuçlarının Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) ile Değerlendirilmesi

Kerem HEPDENİZ, Selma DEMER, Ümit MEMİŞ

Kars İlinde Kullanılan Bazı Yapı Malzemelerindeki Doğal Radyoaktivite ve Radyolojik Tehlikelerin Değerlendirilmesi

Mevlüt KARABULUT, Hüseyin ERTAP, Gülçin Bilgici CENGİZ, İlhami ARAS