Mikro ark oksidasyon (MAO) ve sol-jel daldırma yöntemleri kullanılarak dubleks kaplanmış Al2024 alüminyum alaşımının korozyon davranışının incelenmesi

Abstract

Alüminyum ve alaşımları; düşük ağırlık ve yüksek mukavemete sahip olmaları nedeni ile otomotiv, havacılık, uzay, savunma sanayi ve elektrik-elektronik endüstrilerinde yaygın şekilde kullanılan alaşımlar arasında yer almaktadır. Bununla birlikte bu alaşımların aşırı yük altında ve saldırgan ortamlarda aşınma ve korozyona karşı zayıf yüzey özellikleri göstermeleri kullanımlarını sınırlandırmaktadır. Alüminyum alaşımlarının kullanım alanlarının artırılabilmesi ve zayıf olan yüzey özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla yüzey iyileştirme çalışmaları günümüzde önemli bir yer tutmaktadır. Termokimyasal işlemler, ince film kaplama ve dubleks yüzey iyileştirme gibi yöntemler alüminyum ve alaşımlarının yüzey performansının artırılmasına yönelik kullanılan önemli prosesler olarak sıralanabilir. Bu amaçla çalışmamızda Al2024 alaşımının kullanım sürelerini, yüzey özelliklerini ve korozyon davranışlarını artırmak amacıyla bu alaşımlar üzerine mikro ark oksidasyon (MAO) yöntemi ve sol-jel daldırma yönteminin birlikte kullanımı ile dubleks kaplama işlemi gerçekleştirilmiştir. Al2024 alaşımının yüzeyinde ilk olarak farklı potansiyel değerlerinde MAO yöntemi kullanılarak oksit tabakası büyütülmüştür. Daha sonra büyütülen bu tabaka üzerine sol-jel daldırma yöntemi ile titanyum izopropoksit ile oluşturulan solüsyona daldırılması ile dubleks kaplamalar elde edilmiştir. Alaşım üzerinde büyütülen kaplamaların yapısal karakterizayonu ve faz yapıları SEM ve XRD cihazları kullanılarak analiz edilmiştir. Kaplanmamış ve kaplanmış Al2024 alaşımlarının korozyon davranışı, %3,5 NaCl sulu çözeltisi içerisinde potansiyodinamik polarizasyon testleri ile incelenmiştir. MAO kaplama yönteminde voltajın kaplamaların yapısal özellikleri üzerinde etkili olduğu, voltajın artması ile kaplama yapısındaki por sayısında azalma olduğu gözlenmiştir. Ardından uygulanan sol-jel daldırma yöntemiyle kaplamadaki porların sayısı azalırken, kaplama kalınlığında artış olduğu belirlenmiştir. Yapılan testler ve analizler sonucunda yüzey işlemlerinin Al2024 alaşımının korozyon direncini iyileştirdiği gözlenmiştir ve en iyi korozyon direnci 600 Volt değerinde dubleks kaplanan alaşımda elde edilmiştir.

Aluminum and its alloys; due to their low weight and high strength, they are among the alloys that are widely used in the automotive, aviation, aerospace, defense industry and electrical-electronics industries. However, these alloys have poor surface properties against wearing out and corrosion under extreme load and in aggressive environments, which limit their use. Nowadays surface improvement studies have an important place in order to be able to increase the usage areas of aluminum alloys and to improve the weak surface properties. Methods such as thermochemical processes, thin film coating and duplex surface improvement can be listed as important processes used to increase the surface performance of aluminum and alloys. For this purpose, in our study, in order to increase the life time, surface properties and corrosion behavior of Al2024 alloy, duplex coating process was performed on these alloys with the use of micro arc oxidation (MAO) method and sol-gel dipping method. The oxide layer on the surface of Al2024 alloy was first enlarged using the MAO method at different potential values. Then, duplex coatings were obtained by dipping into the solution formed with titanium isopropoxide by sol-gel dipping method on this enlarged layer. The structural characterization and phase structures of the coating enlarged on the alloy were analyzed using SEM and XRD. Corrosion behavior of uncoated and coated Al2024 alloys have been examined by potentiodynamic polarization tests in 3.5% NaCl aqueous solution. In the MAO coating method, it has been observed that the voltage has an effect on the structural properties of the coatings and that the number of pores in the coating structure decreases with the increase of the voltage. Subsequently, it was determined that while the number of pores in the coating decreased with the sol-gel dipping method applied, there was an increase in the coating thickness. As a result of tests and analyses, surface treatments have been observed to improve the corrosion resistance of the Al2024 alloy and the best corrosion resistance was obtained in duplex coated alloy with a value of 600 volts.