2017A, 6061 ve 7039 alüminyum alaşımlarının mikroark oksidasyon yüzey kaplama yöntemi ile sert seramik kaplanması

Abstract

Bu çalışmada Al 2017, Al 6061 ve 7039-T6 alüminyum alaşımı üzerine alkali silikat çözelti içerisinde farklı kaplama parametrelerinde mikroark oksidasyon (MAO) yöntemi ile aşınma ve korozyona dirençli kalın ve sert seramik (alüminyum oksit) kaplamalar yapılmıştır. Kaplama parametrelerinden; kaplama zamanı, akım yoğunluğu ve elektrolit çözelti kompozisyonunun kaplamanın büyüme kinetiğine, faz kompozisyonuna, mikro yapısına, sertliğine, yüzey pürüzlülüğüne, altlık malzemeye yapışmasına, aşınma, korozyon ve alaşımların çentik darbe ve çekme testi özelliklerine olan etkisi incelenmiştir. MAO kaplama kinetiğinin büyük oranda uygulanan akım yoğunluğuna bağlı olduğu ve kaplama kalınlığının kaplama süresiyle lineer bir şekilde arttığı tespit edilmiştir. Ayrıca kaplama yüzey pürüzlülüğünün kaplama kalınlığının fonksiyonu olduğu ve artan kaplama kalınlığı ile arttığı belirlenmiştir. XRD analiz sonuçları kaplamaların ekseriyetle ?-Al2O3, ?-Al2O3 ve mulit fazlarından oluştuğunu göstermiştir. Daha sert ve yoğun olan ?-Al2O3 fazının nispi oranı akım yoğunluğu ve kaplama kalınlığıyla artmıştır. MAO kaplaması en büyük sertlik ara yüzeye yakın ve en düşük sertlik kaplama yüzeyinde olacak şekilde kaplama kalınlığı boyunca mikro sertlik değeri göstermiştir. Kaplama süresi, akım yoğunluğu ve elektrolit konsantrasyonun artırılması ile kaplama yüzey pürüzlülüğü artmıştır. Uygun kaplama parametreleri seçildiğinde MAO işleminin alaşımların mekaniksel özelliklerini fazla düşürmediği ve alaşımların elastisite modulünü kısmen artırdığı belirlenmiştir. Kaplama sonrası 2017A, 6061 ve 7039 alüminyum alaşımının oldukça düşük olan aşınma ve korozyon direncinin önemli bir miktarda arttığı görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Alüminyum Alaşımları, Yüzey Modifikasyonu, Seramik Kaplama, Mikroark Oksidasyon, Aşınma, Triboloji, Korozyon, Sertlik, Yapışma, Yüzey Pürüzlüğü

In this study, thick and hard alumina coatings resistant to wear and corrosion were fabricated on 2017A, 6061 and 7039 Al alloy substrates for different coating parameters by using of microarc oxidation (MAO) technique in an alkali-silicate electrolytic solution. The influence of the coating parameters such as the oxidation time, the current density and electrolyte concentration on the kinetic, phase composition, microstructure, hardness, surface roughness, adhesion to substrates, wear, corrosion of the coating and impact and tensile properties of al alloys were investigated. The results show that the kinetic of coating mainly depends on applied current density and, the coating thickness is increased linearly with increasing oxidation time. The surface roughness of coating is a function of coating thickness and increases with increasing coating thickness. The XRD results revealed that the coatings are composed of ?-Al2O3, ?-Al2O3 and mullite phase. The relative ratio of harder and denser ?-Al2O3 phase was increased with increasing current density and coating thickness. MAO coatings typically exhibit micro hardness gradient across the coating thickness with maximum hardness close to the interface and the lowest hardness at the surface of the coating. The surface roughness of the coatings was increased with increasing the coating time, current density and electrolyte concentration. MAO treatment will not greatly decrease the mechanical properties of the Al-based materials; especially it will enhance elastic modulus to some extend when appropriate coating parameters are selected. The wear and corrosion resistance of the Al alloy substrates are significantly increased after the modification of the microarc oxidation.Key Words: Aluminum Alloys, Surface Modification, Ceramic Coating, Microarc Oxidation, Wear, Hardness, Wear, Tribology, Corrosion, Hardness, Adhesion, Surface Roughness