Elektrolitik kaplama ile üretilen nikel matrisli seramik nano parçacık takviyeli kompozitler

Abstract

ÖZET Bu çalışma kapsamında; Ni-Al203, Ni-SiC, Ni-SiC-Al203, Ni-hBN ve Ni-Al203-hBN metal matrisli kompozit kaplamalar, nano parçacıklar içeren geliştirilmiş bir watt’s tipi kaplama banyosu kullanılarak doğru akım kaplama yöntemiyle elde edilmiştir. Çözeltideki nano parçacık miktarı, yüzey aktif madde miktarı, akım yoğunluğu ve karıştırma hızı çarpanlarının optimize edilerek topaklanmamış ve yüksek hacim oranlı Ni kaplamaların elde edilmesi hedeflenmiştir. Ni kaplamalar düşük yüzey sertliğine sahip oldukları için, bu uygulamayla; kalıplar, takımlar ve otomobiller ile mikro aygıtların farklı parçalarına yeni malzeme sağlaması hedef alınmıştır. Kaplamaların karakterizasyonu taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve X ışını difraksiyonu (XRD) imkanları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Üretilen kaplamaların sertliği Ni matris içerisindeki parçacık hacmine bağlı olarak; Ni-Al203 kompozit kaplamalar için 402-551 HV, Ni-SiC kompozit kaplamalar içn 338-571 HV arasında ölçülmüştür. Yüzey aktif maddelerin zeta potansiyeline etkisi, Ni matris içerisindeki nano parçacıklarının biriktirilmesi ve dağılımına etkileri incelenmiştir. Kaplama tabakasında artan SiC parçacık miktarı ile aşınma dayanımının arttığı anlaşılmıştır. Anahtar Kelimeler: Elektrolitik kompozit kaplama, nano MMK, parçacık dağılımı, sertlik, aşınma

ABSTRACT In the present work; Ni-Al203, Ni-SiC, Ni-SiC-Al203, Ni-hBN and Ni-Al203-hBN metal matrix composite (MMC) coatings were prepared from a modified Watt's type electrolyte containing nano-SiC particles by direct current (DC) plating method. It was aimed to develop optimum process parameters of SiC content, surfactant quantity, current density and stirring speed for obtaining non-agglomerated and high volume of ceramic particles in the deposited Ni matrix. Since Ni coatings have low surface hardness, this application is thought to provide new materials for dies, tools and different parts for automobiles and microdevices. The characterization of the coatings was investigated by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) facilities. The hardness of the resultant coatings was also measured and found to be 402-551 Hv for Ni-Al203 composites and 338 – 571 Hv for Ni-SiC composites depending on the particle volume in the Ni matrix. The effects of the surfactant on the zeta potential, co-deposition and distribution of nano particles in nickel matrix were investigated. The wear resistance was found to increase with increasing particle content at the deposited layer. Keywords: Electrocodeposition, hardness, nano MMC, particle distribution, process optimization, wear