Plazma püskürtme tekniği ile magnezyum ve alaşımlarının tio2 ve al2o3 kaplanması ve korozyonu

Abstract

Magnezyum ve alaşımları yoğunluğu çok düşük malzemelerdir. Fakat mekanik ve kimyasal olarak zayıf özelliklere sahiptirler. Korozyon dirençleri oldukça düşük olan bu malzemeler, başarılı şekilde kaplanması ile korozyon dirençlerinde artış olacaktır. Mekanik özelliklerde de değişme olacak ve Mg ve alaşımlarının daha agresif ortamlarda kullanımının önü açılmış olacaktır. Bu çalışmanın amacı, Saf Mg, AZ31 ve AZ91 Mg alaşımlarının, plazma sprey kaplama yöntemi kullanılarak Al2O3 ve TiO2 ile kaplanabilirliğinin araştırılmasıdır.

Yapılan deneysel çalışmalar neticesinde, saf Mg, AZ31 ve AZ91 Mg alaşımları plazma püskürtme tekniği ile Al2O3 ve TiO2 esaslı seramiklerle başarıyla kaplanmıştır. Kesit mikro yapılarının incelenmesi neticesinde AZ91 alaşımının TiO2 kaplaması hariç, diğer tüm kaplamalar için sürekli altlık malzemeye sürekli yapışma sağlanmıştır. Kesit mikro yapıları geleneksel plazma püskürtmeli seramik kaplama özelliklerine sahip olup, az miktarda porozite ve kılcal çatlaklar içermektedir. Al2O3 ve TiO2 esaslı malzemelerin kaplama öncesi ve sonrası faz yapıları incelendiğinde ise TiO2’de plazma püskürtme sonrası herhangi bir faz dönüşümü meydana gelmemişken, Al2O3 ve Al2O3+TiO2 seramiklerde kristalinite azalmıştır.

Kaplama üretimi esnasındaki yüksek plazma entalpisi ve hızlı soğuma hızı kaplama yapısındaki kristalin fazların amorfa dönmesine neden olmuştur. VDI 3198 standardına göre yapılan yapışma testlerinde ise AZ31 kaplamaların tümünün kabul edilebilir yapışma sergilediği anlaşılmıştır. %3,5 NaCl ortamında yapılan elektrokimyasal korozyon testlerine göre ise tüm kaplamalar kaplamasız altlık malzemeden daha düşük korozyon hızı sergilemiştir. En düşük korozyon hızı Al2O3+ %3TiO2 kaplama için ölçülmüşken, en yüksek korozyon hızı ise TiO2 kaplama için ölçülmüştür. Genel olarak elde edilen deneysel sonuçlar incelendiğinde Mg ve alaşımlarının korozyondan korunmasında plazma püskürtmeli seramik esaslı kaplamaların etkili olduğu anlaşılmıştır.

Magnesium and its alloys are very low density materials, but, they have poor mechanical and chemical properties. Successful coating of these materials, which have very low corrosion resistance, will increase their corrosion resistance. There will also be a change in the mechanical properties and the use of Mg and its alloys in more aggressive environments will be expanded. The aim of this study is to investigate the coatability of pure Mg, AZ31 and AZ91 Mg alloys with Al2O3 and TiO2 using the plasma spray method.

Experimental results showed that, pure Mg, AZ31 and AZ91 Mg alloys were successfully coated with Al2O3 and TiO2 based ceramics by plasma spraying technique. As a result of the examination of the cross-sectional microstructures, a continuous adhesion to the substrate was obtained for all coatings on the AZ91 alloy, except for the TiO2 coating. The cross-sectional microstructures have the characteristics of conventional plasma spray ceramic coatings and contain little porosity and intersplat cracks. When the phase structures of Al2O3 and TiO2 based materials were examined before and after plasma spraying, there was no phase transformation occurred in TiO2 after plasma spraying, while crystallinity decreased in Al2O3 and Al2O3+TiO2 ceramics.

The high plasma enthalpy and rapid cooling rate during the coating production caused the crystalline phases in the coating structure to turn into amorphous. In the adhesion tests performed according to the VDI 3198 standard. It was understood that all coatings on AZ31 substrate exhibited an acceptable adhesion. According to the electrochemical corrosion tests performed in 3.5% NaCl environment, all coatings have a lower corrosion rate than that of the uncoated substrate. While the lowest corrosion rate was measured for Al2O3+ %3TiO2 coating, the highest corrosion rate was measured for TiO2 coating. When the experimental results were examined in general, it was understood that plasma sprayed ceramic-based coatings were effective in the protection of Mg and its alloys from corrosion.