Electrodeposition and characterization of nickel/titanium carbide nanocomposites
Nikel/titanyum karbür nanokompozitlerin elektrodepozisyonu ve karakterizasyonu
- Tez No: 474959
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. DAMLA EROĞLU PALA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Nikel/seramik parçacık kompozitler, yüksek sertlik ve aşınma ve korozyona karşı dayanıklılık özelliklerinden ötürü, havacılık endüstrisinde tipik olarak kullanılan krom ve kadmiyum esaslı kaplamalara çevre dostu alternatif malzemeler olarak dikkat çekmiştir. Ni/seramik parçacık kompozitlerin elektrodepozisyonu, geleneksel üretim yöntemlerine göre daha düşük işletme maliyeti ve çalışma sıcaklığı avantajlarına sahiptir. Seramik nanoparçacıkların Ni matrise inkorporasyonu, bu bileşiklerin tribolojik ve mekanik özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bununla birlikte, depozitte yüksek ve eş-dağılımlı parçacık inkorporasyonu elde etmek, elektrolit içindeki bu nanoparçacıkların dispersiyonuna büyük ölçüde bağlıdır. Bu nedenle, üstün nitelikler elde etmek için, nanoparçacıkların elektrolit içindeki topaklaşması azaltılırken, depozitteki nanoparçacık miktarı arttırılmalıdır. Fakat bu çalışmadaki en büyük zorluk parçacıkların elektrolitteki stabilizasyonunu sağlamak amacıyla kullanılan dispersantların elektrodepozisyon kinetiğini önemli ölçüde etkileyebilmesidir. Bu çalışmanın amacı, katyonik bir dispersant olan polietilen iminin (PEI) Ni/TiC elektrodepozisyonu üzerindeki etkisini araştırmaktır. Dispersantın, parçacığın elektrolitteki kararlılığına, depozite inkorporasyonuna ve ayrıca elektrodepozisyon kinetiğine olan etkisi araştırılmıştır. Öncelikle, PEI'nin elektrolit içindeki parçacık dağılımı üzerindeki etkisini belirlemek için zeta potansiyel ölçümleri gerçekleştirilmiştir. İkinci olarak, PEI'nin elektrodepozisyon kinetiği üzerine etkisi Lineer Süpürme Voltametri (LSV) tekniği kullanılarak ve akım verimliliği ölçümleri gerçekleştirilerek araştırılmıştır. Son olarak, nanokompozitteki TiC miktarı, Taramalı Elektron Mikroskobu/Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (SEM/EDS) kullanılarak analiz edilmiştir. Elektrodepozisyon kinetiğini olumsuz etkilemeden elektrolitteki parçacık dispersiyonunu iyileştiren ve nanokompozitteki TiC hacim yüzdesini arttıran optimum PEI banyo konsantrasyonu 125 ppm olarak tespit edilmiştir. Buna ek olarak, parçacık banyo konsantrasyonunun Ni/TiC elektrodepoziyonu üzerindeki etkisi karakterize edilmiş ve optimum TiC konsantrasyonu 5 g L-1 olarak belirlenmiştir. Ayrıca, akım yoğunluğunun Ni/TiC elektrodepozisyonuna etkisi araştırılmış ve akım yoğunluğunun artmasıyla birlikte TiC inkorporasyonunun azaldığı görülmüştür. Karıştırma hızının TiC inkorporasyonu üzerindeki etkisi de karakterize edilmiş ve en yüksek parçacık katılımının 900 rpm dönüş hızında elde edildiği saptanmıştır. Son olarak, üretilen nanokompozitler saf Ni kaplamayla mekanik ve morfolojik açılardan karşılaştırılmıştır. TiC parçacıklarının metal matristeki eş-dağılımı gözlenmiştir. Ayrıca Ni/TiC nanokompozitlerin sertliği saf Ni kaplamadan daha yüksektir.
Özet (Çeviri)
Due to their high hardness, anti-corrosion and anti-wear properties, Nickel/ceramic particle composites have gained significant attention as environmentally-friendly alternatives to chromium and cadmium based coatings typically used in the aerospace industry. Electrodeposition of these Ni/ceramic particle composites has the advantage of lower operating cost and operating temperature than the conventional production methods. Incorporation of ceramic nanoparticles into the Ni matrix has a significant effect on the tribological and mechanical properties of these composites. However, high and uniform particle incorporation into the deposit depends greatly on the dispersion of these nanoparticles in the electrolyte. Therefore, to get superior properties, the agglomeration of the nanoparticles in the electrolyte should be decreased while increasing the nanoparticle incorporation into the deposit. However, a major challenge in this regard is that the dispersants that are used to stabilize the particles in the electrolyte can significantly affect the electrodeposition kinetics. The aim of this study is to investigate the effect of a cationic dispersant which is polyethyleneimine (PEI) on the electrodeposition of Ni/TiC nanocomposites. The effect of the dispersant on the particle stability in the electrolyte, on the nanoparticle incorporation rate into the deposit as well as on the electrodeposition kinetics were investigated. Firstly, zeta potential measurements were performed in order to determine the effect of PEI on the particle dispersion in the electrolyte. Secondly, the effect of PEI on the electrodeposition kinetics was investigated using Linear Sweep Voltammetry (LSV) technique and current efficiency measurements. Finally, the amount of TiC in the nanocomposite was analyzed using Scanning Electron Microscopy/Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (SEM/EDS). The optimum PEI bath concentration that increases particle dispersion in the electrolyte and TiC vol.% in the nanocomposite without suppressing the electrodeposition was determined as 125 ppm. In addition, the effect of particle bath concentration on the Ni/TiC electrodeposition was characterized and the optimum TiC concentration was determined as 5 g L-1. Moreover, the effect of current density on the Ni/TiC electrodeposition was investigated and it was seen that TiC incorporation decreases with increasing current density. The effect of rotation speed on TiC incorporation was also characterized and the highest incorporation was achieved at 900 rpm rotation speed. Finally, morphological and mechanical characterization of produced nanocomposites were done and compared to pure Ni coating. Uniform distribution of TiC particles in the metal matrix was observed with the addition of 125 ppm PEI into the electrolyte. Furthermore, the hardness of Ni/TiC nanocomposites was higher than pure Ni coating.
Benzer Tezler
- Glikoz sensörü için gözenekli nikel elektrokaplamaların üretimi ve karakterizasyonu
Electrodeposition and characterization of porous nickel structures for non-enzymatic glucose sensors
BÜLENT ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KÜRŞAD OĞUZ OSKAY
- Production of electrodeposited Ni matrix nanocomposite coatings
Elektroçöktürme yöntemi ile Ni matris nanokompozit kaplamaların üretimi
SIDIKA YILDIRIM
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. IŞIL BİRLİK
- NiFeCu/Cu ve NiCu filmlerinin elektrodepozisyon tekniği ile üretimi, yapısal ve magnetik özelliklerinin incelenmesi
Production of NiFeCu/Cu and NiCu films by electrodeposition technique, investigation of structural and magnetic properties
UMUT SARAÇ
Doktora
Türkçe
2011
Fizik ve Fizik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. CELALETTİN BAYKUL
- Structural and mechanical properties of Ni based nanocomposite coatings produced by electrodeposition technique
Elektroçöktürme tekniği ile üretilen Ni esaslı nanokompozit kaplamaların yapısal ve mekanik özellikleri
ONUR BARDAKÇIOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. IŞIL BİRLİK
- Formation and characterization of electroformed nickel based structures
Nikel esaslı elektroform yapıların üretimi ve karakterizasyonu
MERTCAN BAŞKAN
Doktora
İngilizce
2024
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSHAK KARAKAYA
DOÇ. DR. METEHAN ERDOĞAN