Al2O3-TİO2 hibrit kaplamaların sol-jel yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Al2O3-TIO2 hybrid coatings by sol-gel method
- Tez No: 958144
- Danışmanlar: DOÇ. DR. RIDVAN GECÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Korozyon direnci, mekanik mukavemeti ve biyouyumluluğu nedeniyle 316 L paslanmaz çelik özellikle kimya, denizcilik, tıp ve enerji sektörlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. İyi mekanik özellikler ve kimyasal kararlılık gösterseler dahi bu çelikler yüksek aşınma direnci istenilen uygulamalarda hızlı yüzey kaybı yaşarken klor iyonları içeren ortamlarda da kolaylıkla korozyona uğrayabilmektedir. Bu nedenle, aşınma mukavemetine katkısı nedeniyle Al2O3, korozyon direncine katkısı nedeniyle TiO2 oksit seramikleri kaplama malzemesi olarak seçilmiş ve 316 L çeliğin aşınma ve korozyon direncini artırarak çalışma ömrünün uzatılması ve daha geniş uygulama alanlarına uygun hale getirilmesi amaçlanmıştır. Deneysel çalışmalar kapsamında sol-jel yöntemiyle üretilen Al2O3-TiO2 hibrit kaplamalar 316 L plakalar üzerine uygulanmış ve farklı sinterleme sıcaklıkları (800 °C, 900 °C, 1000 °C) ile katman sayıları (2, 4, 6 katman) kullanılarak optimize edilmiştir. Ayrıca, kaplamaların kimyasal bileşimleri (TiO2 oranı %20, %35, %50, %65, %80) ve farklı konfigürasyonlardaki katmanlı yapılarının etkileri faz analizi (XRD), mikroyapı karakterizasyonu (SEM, FE-SEM, EDS), aşınma testleri, elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve potansiyodinamik polarizasyon testleri ile detaylı olarak araştırılmıştır. Sonuçlar, 1000 °C'de sinterlenen 4 katmanlı %65 TiO2 içeren hibrit kaplamanın en iyi aşınma ve korozyon direncine sahip olduğunu göstermiştir. Bu kaplama, homojen yapısı ve düşük gözenekliliği sayesinde yüksek sertlik ve korozyon koruması sağlamıştır. Katmanlı kaplamalar ise hibrit kaplamalara kıyasla daha pürüzsüz yüzeyler ve daha az mikro çatlak içermiş, bu da aşınma ve korozyon direncini artırmıştır. Özellikle TATA ve ATAT konfigürasyonları, en yüksek performansı sergilemiştir. Bu sonuçlar, Al2O3-TiO2 kaplamaların endüstriyel uygulamalarda korozyon ve aşınmaya karşı etkili bir koruma sağlayabileceğini ve kaplamaların kimyasal bileşimi, katman sayısı ve sinterleme sıcaklığının performans üzerindeki kritik rolünü ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
Due to its corrosion resistance, mechanical strength, and biocompatibility, 316L stainless steel is widely used in the chemical, maritime, medical, and energy sectors. Although these steels exhibit good mechanical properties and chemical stability, they can experience rapid surface wear in applications requiring high abrasion resistance and are also prone to corrosion in environments containing chloride ions. Therefore, Al2O3, which contributes to abrasion resistance, and TiO2, which contributes to corrosion resistance, were chosen as oxide ceramic coating materials. The goal was to enhance the wear and corrosion resistance of 316L steel, extending its service life and making it suitable for a wider range of applications. In the experimental studies, Al2O3-TiO2 hybrid coatings produced by the sol-gel method were applied to 316L plates and optimized using different sintering temperatures (800 °C, 900 °C, 1000 °C) and layer numbers (2, 4, 6 layers). Additionally, the effects of the chemical composition of the coatings (TiO2 content of 20%, 35%, 50%, 65%, 80%) and multilayer structures in different configurations were investigated in detail using phase analysis (XRD), microstructure characterization (SEM, FE-SEM, EDS), wear tests, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization tests. The results showed that the hybrid coating containing 65% TiO2, sintered at 1000 °C with four layers, exhibited the best wear and corrosion resistance. This coating provided high hardness and corrosion protection due to its homogeneous structure and low porosity. The multilayer coatings, compared to the hybrid coatings, exhibited smoother surfaces and fewer microcracks, which enhanced wear and corrosion resistance. Specifically, the TATA and ATAT configurations demonstrated the highest performance. These results indicate that Al2O3-TiO2 coatings can provide effective protection against corrosion and wear in industrial applications and highlight the critical role of the coatings' chemical composition, layer number, and sintering temperature on performance.
Benzer Tezler
- Seramik tozlarının kaplamacılıkta kullanılması
Usage of different ceramic powders in surface coating
OSMAN ARSLAN
- Elektrokaplama metoduyla ni-B/Al2O3–TiO2 nanokompozit kaplamaların değişken oranlı seramik partikül kullanılarak kaplanması ve özelliklerinin incelenmesi
Electrodeposition of Ni-B/Al2O3–TiO2 nanocomposite coatings with variable ceramic particle content and investigation of their properties
AHMET AYDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Otomotiv MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ATAKAN AKAR
- Experimental investigation of effect of usage of nano-fluids on cooling in machining
Nano-akışkan kullanımının talaşlı imalatta soğutmaya etkisinin deneysel olarak araştırılması
HAKAN ZAFER KIZILKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Makine MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KEMAL BİLEN
PROF. DR. ABDULMECİT GÜLDAŞ
- Isı transferi uygulamaları için çeşitli hibrit nanoakışkanların termofiziksel özelliklerinin incelenmesi
The investigation of the thermophysical properties of various hybrid nanofluids for heat transfer applications
SULTAN ÖCAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT GÖKÇEK
- Pultruzyon yöntemi ile hibrit kompozit profillerin üretilmesi
Manufacturing of hybrid composite profiles by pultrusion method
ÖNDER YEŞİL
Doktora
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriUşak ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN ASİ