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

Yıl 2017, Cilt: 17 Sayı: 2, 704 - 709, 31.08.2017

Kemal Korkmaz Mustafa Safa Yılmaz

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

Elektro-kıvılcım biriktirme (ESD), Zirkonyum, Kaplama, Mikro-sertlik, Aşınma

Kaynakça

• 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 corrosion-resistant 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.