2365 ile 2344 çeliklerinin plazma elektroliz tekniğiyle borlanması ve yüzey özelliklerinin incelenmesi

Sanayi kuruluşları kalite politikaları gereği ve üretim maliyetlerini en aza indirmek için uzunömürlü, dayanıklı ve ekonomik malzemeler kullanmak isterler. Özellikle kalıp ve metalsanayinde en çok kullanımı olan çelik malzemeler kullanıldıkları işlem sırasında, yükseksıcaklık, aşınma, metal yorgunluğu ve stresi gibi birçok tahrip edici etkilere maruz kalırlar. Buetkiler sonucu yüzeyi bozulan veya işlem göremez duruma gelen çelikler, üretim maliyetiaçısından büyük sorunlar teşkil etmektedir. Sanayi sistemlerinde iş gören bu çelik malzemelerinkullanım ömrünü artırmak için yüzey modifikasyonlarına ihtiyaç duyulur. Günümüzde malzemeyüzey modifikasyonu ile yüzey iyileştirilmesi çok ilgi çeken bir konudur. Gerek ekonomik açıdanüstünlüğü gerekse üretim kalitesine yapacağı katkılardan ötürü yüzey modifikasyonlarına büyükbütçeler ayrılmaktadır. Yüzey modifikasyon işlemlerine ilginin artması beraberinde yeni yüzeyiyileştirme tekniklerini getirmiştir. Son yıllarda yüzey iyileştirme için plazma ortamınınkullanılması yaygın bir çalışma konusudur. Plazma ortamının sağlandığı koşullara göre değişikadlandırılmaların kullanıldığı bu çalışma konusunda genel amaç, yüksek sertlikte bir yüzey eldeetmek, malzemenin aşınma ve korozyon dayanımını artırmaktır.Bu tez çalışmasında pulslu plazma elektroliz tekniği kullanılarak, sıcak takım ve kalıp çelikleriolarak yaygın kullanımı olan 2365 ile 2344 çelikleri yüzeyine borlama işlemi yapılmıştır.Çalışmada, plazma elektrolitik borlama (PEB) tekniğinin uygulandığı çelik örnekler seçilirken,PEB işlemi sonrasında geliştirilen yüzey özellikleri ile sanayi uygulamalarında kullanım ömrünüve verimini arttırmak hedeflenmiştir. Deney düzeneğine uygun olacak şekilde 15mm çapında ve5mm yüksekliğinde özel olarak hazırlanan çelik silindir örnekler PEB işlemi öncesi zımparalamave parlatma işlemlerinden geçirilmişlerdir. Pulslu plazma ortamı sağlaması için özel olarakdizayn edilmiş deney düzeneğinde, çalışma parametreleri olarak iki farklı işlem süresi ve ikifarklı elektrolit konsantrasyonu kullanılmıştır. PEB işlem sonrası malzemelerde oluşturulan borlutabakanın yapı özelliklerinin araştırılması için, taramalı elektron mikroskopisi (SEM), x- ışınlarıdifraksiyonu (XRD) ve enerji dağılımlı x-ışını spektroskopisi (EDAX) teknikleri kullanılmıştır.Çelik yüzeyinde oluşturulan borlu tabakanın tribolojik performansındaki değişimler içinmikrosertlik ölçümleri, aşınma testi, yüzey sürtünme katsayısı tayini ve yüzey pürüzlülükdeğerleri incelenmiştir.Deneysel süreç sonrasında yapılan yapı ve tribolojik analiz işlemleri sonucunda; tezçalışmasının, literatürde belirtilen çalışmalarla uyumlu olduğu görülmüştür. SEMgörüntülerinden elde edilen ortalama tabaka kalınlıkları incelendiğinde, işlem süresiuzatıldığında tabaka kalınlığının arttırıldığı ayrıca elektrolit konsantrasyonunun artırılmasının databaka kalınlığını arttırdığı sonucuna varılmıştır. XRD analiz işlemi sonucunda 44 ve 65derecelerde görülen piklerin daha önce literatürde belirtildiği gibi FeB yapıya ait olduğudüşünülmektedir. Çelik örneklerin kesitlerinden alınan mikrosertlik değerleri incelendiğinde,tabaka sertlik değerlerinin 1200 ? 1600 HV arasında olduğu görülmüştür.Aynı konsantrasyonda işlem süresinin uzatılmasının, tabaka sertliğini arttırıcı bir etki yaptığı sonucuna varılmıştır.Sanayide sıcak takım çelikleri olarak yaygın kullanılan 2365 ve 2344 çeliklerine plazmaelektrolitik borlama tekniği ile borlama işleminin yapılması sonucunda, aşınma miktarlarındaönemli bir azalma sağlanmıştır. 2365 çeliği üzerine yapılan borlama işlemi sonrasında, %10elektrolit konsantrasyonunda uzun işlem gören örneğin aşınma dayanımında ana malzemeyegöre 5-6 katlık bir iyileştirme sağlanmıştır. Plazma elektrolitik borlama tekniği ile borlamanın,yüzey pürüzlülük değerine olan etkisi önemli bir konudur. Endüstriyel kullanım olanaklarının gözönünde bulundurulduğu bu çalışmada, çelik örneklerin yüzey pürüzlülük değerlerindeki bu artışve değişken değerlerin olması istenmeyen bir durumdur. Sanayi şirketlerinin kalite politikalarıgereği, tez çalışmasında kullanılan 2365 ve 2344 çeliklerinin aşınması durumunda geridönüşüme gönderildiği göz önüne alındığında, yapılan çalışmanın ekonomik açıdan önemioldukça büyüktür.Anahtar Kelimeler: Yüzey Kaplama, Plazma Elektroliz, Borlama, Yüzey Karakterizasyon,Tribolojik Özellikler