Magnezyum alaşımlarının korozyonu ve FBB kaplamaların korozyon davranışlarına etkisi

Abstract

Magnezyum ve alaşımları, birçok uygulama için çok iyi fiziksel ve mekanik özelliklere sahiptir. Özellikle yüksek mukavemet/ağırlık oram, magnezyumu, hafifliğin oldukça önemli olduğu otomotiv ve uzay endüstrisinde ideal bir metal durumuna getirir. Bunun sonucu olarak bu hafif alaşımlar, ümit verici bir geleceğe sahiptirler. Bununla birlikte, magnezyum ve alaşımları korozyona karşı dayanıksızdırlar. Bu durum, saldırgan çalışma koşullarının kaçınılmaz olduğu otomobil ve uzay endüstrisinde bu alaşımların kullanımını sınırlamaktadır. Korozyonu önlemenin en basit yolu, çevresiyle temasım önlemek amacıyla magnezyum esaslı taban malzemeyi kaplamaktır. Bu çalışmada önce, magnezyum esaslı AZ63 magnezyum-alüminyum-çinko alaşımının NaCl ve Na2SC*4 çözeltileri içerisindeki korozyon davranışına, çözeltinin pH değerinin ve konsantrasyonunun etkisi araştırılmıştır. Bunun için ağırlık kaybı ve potansiyodinamik polarizasyon deneylerinden yararlanılmıştır. Daha sonra ise, AZ31, AZ61, AZ63 ve AZ91 magnezyum alaşımları üzerine fiziksel buhar biriktirme (FBB) kaplama tekniği kullanılarak, DC manyetik alanda sıçratma (magnetron sputtering) yöntemiyle tek tabakalı A1N, üç tabakalı A1N (A1N+A1N+A1N) ve AlN+TiN kaplamalar yapılmış ve bu kaplamaların belirtilen magnezyum alaşımlarının korozyon davranışlarına etkisi incelenmiştir. Elektrokimyasal korozyon deneylerinde potansiyostat, kaplama işlemlerinde FBB kaplama sistemi, kaplamaların bileşim analizlerinde X-ışını difraktometresi (XRD) ve yüzey incelemelerinde taramalı elektron mikroskobu (TEM) cihazları kullanılmıştır. Magnezyum alaşımlarının NaCl ve Na2SC*4 çözeltileri içerisindeki korozyon hızının artan konsantrasyon ve azalan pH değeriyle genellikle arttığı belirlenmiştir. Magnezyum alaşımları üzerine DC manyetik alanda sıçratma tekniğiyle yapılan kaplamaların, özellikle maruz kalınan çözelti çok aşın saldırgan olmadığında bu alaşımların korozyon direncini artırdığı; ancak korozyondan koruma yeteneğini belirleyen temel parametrenin, kaplama tabakaları içerisinde mevcut olan ve kaplama prosesi ile taban malzemeden kaynaklanabilen gözenek, boşluk, çatlak vb. küçük yapısal kusurlar olduğu tespit edilmiştir. 2004, 140 sayfa Anahtar kelimeler: Magnezyum alaşımları, korozyon, FBB

Magnesium and its alloys have excellent physical and mechanical properties for a number of applications. In particular its high strength to weight ratio makes it an ideal metal for automotive and aerospace applications, where low weight is of significant concern. As a consequence, this light alloys have a promising future. However, magnesium and its alloys are susceptible to corrosion. This has limited their use in the automotive and aerospace industries, where exposure to aggressive service conditions is unavoidable. The simplest way to avoid corrosion is to coat the magnesium-based substrate to prevent contact with the environment. In this study, firstly, the effect of solution pH and concentration on the corrosion behaviour of magnesium-based AZ63 magnesium-aluminum-zinc alloy in NaCl and Na2SÛ4 solutions was investigated. For this purpose, the weight-loss and potentiodynamic polarization tests were used. Afterwards, single-layered A1N, multilayered A1N (A1N+A1N+A1N), and AIN+TiN were coated on the magnesium alloys (AZ31, AZ61, AZ63, and AZ91) using physical vapour deposition (PVD) technique of DC magnetron sputtering, and the influence of the coatings on the corrosion behaviour of the magnesium alloys was examined. A potentiostat for electrochemical corrosion tests, a PVD coating system for coating processes, X-ray difractometer (XRD) for compositional analysis of coating, and scanning electron microscopy (SEM) for surface examinations were used. It was determined that the corrosion rate of magnesium alloys in NaCl and Na2S04 solutions generally increased with increasing concentration and decreasing pH value. It was also determined that DC magnetron sputtering coatings deposited on magnesium alloys increased the corrosion resistance of these alloys especially when the solution exposed wasn't very aggressive, however the basis factor determining the ability of protection from corrosion was small structural defects in the coating, e.g. pores, pinholes, cracks that could arise from the coating process or substrate. 2004, 140 pages Keywords: Magnesium alloys, corrosion, PVD