Demir esaslı toz metalürjisi ile üretilmiş parçalarda alüminyum kaplamanın yüzey özelliklerine etkisi

Bu çalışmada demir esaslı TM numunelere sıcak daldırma yöntemi ile alüminyum kaplanmıştır. TM'in içerdiği karbon oranı ile daldırma sıcaklık ve süre değişkenlerinin, kaplama kalınlığı ve yapısı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Karbon içeriğine göre dört farklı toz metal gruptan imal edilmiş parçalar 5 dk. ve 30 s. süre ile 700C° ve 750C° sıcaklıklarında argon örtüsü altında bulunan eriyik Etial 171 alüminyumuna daldırılmıştır. TM numuneler üzerinde oluşan kaplamaların tabaka kalınlıkları ve içyapı özelliklerini belirlemek için metalografik muayeneler yapılmış, kimyasal özellikleri ise elde edilen SEM görüntüleri üzerinden alınan EDS analizleri ile belirlenmiştir. Yapılan mikroskobik incelemelerde, TM yüzeyinde oluşan alüminyum kaplamanın, alüminyum tabaka ile hemen altında bulunan intermetalik bir ara tabakadan oluştuğu belirlenmiştir. EDS analizleri, kaplama işleminin bir difüzyon mekanizması olduğunu göstermiştir. Daldırma sırasında yüksek enerji seviyesindeki alüminyum atomları, yüzeyden TM malzeme içerisine doğru nüfuz ederek intermetalik bir katman oluşturmuştur. Difüzyon mekanizmasında etkin olan sıcaklık ve süre parametrelerinin intermetalik ara tabaka oluşumunda da etkin olduğu görülmüştür. Buna göre daldırma sıcaklığının ve süresindeki artışın ara alaşım tabakası oluşumunu arttırdığı belirlenmiştir. Benzer şekilde TM yüzeyinde biriken alüminyum tabaka kalınlığının, daldırma sıcaklığının artışına bağlı olarak azaldığı belirlenmiştir. TM numunenin karbon bileşiminin kaplama özelliklerine olan etkisini belirlemek için yapılan incelemelerde ise karbon oranındaki artışın intermetalik ara tabaka kalınlığını çok az arttırdığı görülmüştür.Korozyon dayanımı özelliklerini belirlemek için, kaplamalı ve kaplamasız TM numunelere aynı yoğun tuz ortamında korozyon testi uygulanmıştır. Kaplamalı numuneler 7 gün, kaplamasız numuneler ise 90 gün süre ile test edilerek oluşan kütle kayıpları belirlenmiş, korozyon etkileri metalografik yöntemlerle incelenerek kıyaslanmıştır. Demir esaslı TM numunelerin kimyasal bileşiminin korozyon üzerinde belirgin bir etkisinin olmadığı ve alüminyum kaplanmış numunelerin yoğun tuz ortamında korozyona karşı çok daha iyi direnç gösterdiği belirlenmiştir. Kaplamasız numunelerin yüzeyinde çukurcuk tipi korozyon oluşumu gözlemlenirken, alüminyum kaplanmış numunelerin yüzeyinde ise beyaz renkli sert alüminyumoksit tabakası oluşumu gözlemlenmiştir. Alüminyum kaplı TM numunelerin, kaplamasız TM numunelere göre yoğun tuz ortamına karşı çok daha iyi direnç göstermiştir.Test sırasında alüminyum kaplama üzerinde oluşan oksit tabakası yumuşak fırça ile periyodik olarak temizlenmiştir. Test sonunda yapılan mikroskobik incelemelerde, kaplama yüzeyinde oluşan pitting tipi korozyonun kaplama içerisine doğru kılcal çatlaklar halinde nüfuz ettiği ve bazı yerlerde intermetalik faza kadar ulaştığı belirlenmiştir. Korozyon direncinde alüminyumoksit tabakasının etkili olduğu görülmüştür.Daldırma alüminyum kaplama kalitesini iyileştirmek için kaplama kusuru olan numunelerde yapılan mikroyapı incelemelerinde kaplamanın yüzeyden çatlama ve kopmalar halinde ayrıldığı görülmüştür. Bu ayrılma ve kopmaların daha çok alüminyum ve intermetalik tabakalarda bulunan gözenekler ve mikro çatlaklar gibi yapısal hatalardan kaynaklandığı belirlenmiştir. Bu kusurların oluşumunda eriyik alüminyum üzerinde oluşan oksit tabakasının ve daldırılan TM yüzeylerinde bulunan kir, yağ ve oksitlenmenin doğrudan etkisi olduğu belirlenmiştir. Argon örtüsünün yetersiz olduğu, uygun yüzey temizleme ve dekapan işlemi uygulanmadığı durumlarda kaplama kalitesinin düştüğü belirlenmiştir.