Eloksal kaplama sürecinde sıcaklık değişimlerinin AA6063 alaşımının yüzey kalitesine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effect of temperature variations on the surface quality of AA6063 alloy during the anodizing process
- Tez No: 1002293
- Danışmanlar: PROF. DR. KEMAL ERMİŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: AA6063 alüminyum alaşımı, eloksal, banyo sıcaklığı, kaplama kalınlığı, mikrosertlik, SEM, EDS, enerji verimliliği, AA6063 aluminum alloy, anodizing, bath temperature, coating thickness, microhardness, SEM, EDS, energy efficiency
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
prosesi sırasında banyo sıcaklığının kaplama özellikleri ve soğutma enerjisi gereksinimi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışmanın amacı, sanayide yaygın olarak kullanılan AA6063 alaşımı için kaplama kalitesi ile enerji verimliliğini birlikte dikkate alan uygun bir banyo sıcaklığı aralığı önermektir. Eloksal prosesinde sıcaklık değişimleri, kaplama oluşum mekanizmasını doğrudan etkileyerek tabaka kalınlığı, sertlik ve yüzey morfolojisi gibi özelliklerde önemli farklılıklara yol açabilmektedir. Bu nedenle, proses parametrelerinin optimize edilmesi hem ürün kalitesi hem de üretim maliyetleri açısından kritik öneme sahiptir. Deneysel çalışmada, %20 (kütlece) sülfürik asit içeren eloksal banyosunda akım yoğunluğu 15 A/dm² ve işlem süresi 30 dakika sabit tutulmuş; banyo sıcaklığı 18, 19, 20, 21 ve 22°C olarak uygulanmıştır. İşlem sonrası kaplama kalınlığı optik kesitlerden ölçülmüş, Vickers mikrosertlik testleri yapılmış, yüzey ve kesit morfolojisi SEM ile incelenmiş ve kimyasal bileşim EDS analizleriyle belirlenmiştir. Ayrıca, banyo sıcaklığının soğutma enerjisi tüketimi üzerindeki etkisi basitleştirilmiş bir model ile değerlendirilmiştir. Sonuçlar, banyo sıcaklığının eloksal tabakasının özelliklerini belirgin şekilde etkilediğini göstermiştir. Kaplama kalınlığı 18°C'de 9,29 µm iken, 19–22°C aralığında 12,55–14,41 µm aralığındaki seviyelere ulaşmıştır. Mikrosertlik değerleri ortalama 18°C'de 508,3 HV, 19°C'de 512,7 HV, 20°C'de 526 HV, 21°C'de 459 HV ve 22°C'de 534 HV olarak ölçülmüştür. SEM incelemeleri, 18–20°C aralığında daha düzenli gözenek yapısı ve yüksek tabaka sürekliliği olduğunu, 22°C'de ise çözünme etkilerinin arttığını göstermiştir. EDS analizleri, tüm sıcaklıklarda tabakanın temel olarak Alüminyum Oksijen olduğunu ve kükürt içeriğinin yaklaşık %5–6 (kütlece) aralığında kaldığını ortaya koymuştur. Enerji analizine göre, banyonun 18°C yerine 19°C'de işletilmesi halinde yaklaşık %8, 20°C'de işletilmesinde ise yaklaşık %17 oranında soğutma enerjisi tasarrufu sağlanmaktadır. Deneysel bulgular ve enerji değerlendirmesi birlikte ele alındığında, AA6063 alüminyum alaşımının sülfürik asit eloksalında 19-20°C banyo sıcaklığı aralığı, kaplama kalitesi ve enerji verimliliği açısından bu çalışma kapsamında optimum çalışma aralığı olarak önerilmektedir. Endüstriyel ölçekte, optimum sıcaklık aralığının belirlenmesi hem ürün performansı hem de maliyet ve sürdürülebilirlik açısından önemlidir.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the effect of bath temperature on coating properties and cooling energy requirements during the sulfuric acid anodizing process of heat-treated AA6063 aluminum alloy. The aim of the study is to propose a suitable bath temperature range that considers both coating quality and energy efficiency for AA6063 alloy, which is widely used in industry. Temperature variations in the anodizing process can directly affect the coating formation mechanism, leading to significant differences in properties such as layer thickness, hardness, and surface morphology. Therefore, optimizing process parameters is critical for both product quality and production costs. In the experimental study, the current density was kept constant at 15 A/dm² and the processing time at 30 minutes in the anodizing bath containing 20% (by mass) sulfuric acid; the bath temperature was applied as 18, 19, 20, 21, and 22°C. After processing, coating thickness was measured from optical sections, Vickers microhardness tests were performed, surface and cross-sectional morphology was examined with SEM, and chemical composition was determined by EDS analysis. In addition, the effect of bath temperature on cooling energy consumption was evaluated with a simplified model. The results showed that bath temperature significantly affected the properties of the anodized layer. The coating thickness was 9.29 µm at 18°C, while it reached levels in the range of 12.55–14.41 µm in the 19–22°C range. Microhardness values were measured as 508.3 HV at 18°C, 512.7 HV at 19°C, 526 HV at 20°C, 459 HV at 21°C, and 534 HV at 22°C on average. SEM analyses showed a more regular pore structure and higher layer continuity in the 18–20°C range, while dissolution effects increased at 22°C. EDS analyses revealed that the layer was primarily aluminum-oxygen at all temperatures, with sulfur content remaining at approximately 5–6% (by mass). According to energy analysis, operating the bath at 19°C instead of 18°C resulted in approximately 8% cooling energy savings, while operating it at 20°C resulted in approximately 17% savings. Considering the experimental findings and energy evaluation together, the 19-20°C bath temperature range is recommended as the optimum operating range for sulfuric acid anodizing of AA6063 aluminum alloy in this study, in terms of coating quality and energy efficiency. On an industrial scale, determining the optimum temperature range is important for both product performance and cost and sustainability.
Benzer Tezler
- İş parçasının takım tezgahlarına pratik bir şekilde bağlanmasını sağlayacak vakum mengene sistemi geliştirilmesi
Development of vacuum vice system for practical connection of workpiece to machine tools
ONUR OĞUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiSinop ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT SARIKAYA
- Alüminyum alaşımlarına uygulanan mikroark oksidasyon ve anodik oksidasyon işlemlerinin karşılaştırılması
Comparison between micro arc oxidation and anodic oxidizing technichs on aluminium alloys
MERİH ÖVÜNDÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
- Eloksal kaplama atıksularının membran distilasyon ile arıtılabilirliği
The treatability of anodized coating wastewaters by membrane distillation process
ORUÇ KAAN TÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Çevre MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÇAKMAKCI
- Eloksal kaplanmış AA060 alüminyum profillerinin kaplama yüzeyine alaşım elementi ve suni yaşlandırma sıcaklığının etkisi
The effect of alloy element and artificial aging temperature on the coating surface of anodized AA6060 aluminum profiles
CANSU ÇEÇEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİL TOPLAN
- Sert eloksal ve Ni-B kaplama işlemi uygulanmış Al7Si alaşımının aşınma özellikleri ve ZrN kaplanmış karbür takımlarla frezeleme performansının incelenmesi
Wear characteristics of hard anodizing and Ni-B coating deposited on Al7Si alloy and investigation of its milling performance with ZrN coated carbide tools
YUNUS EREN IŞILDAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiErzurum Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH YILDIZ