Production and characterization of ceramic reinforced Ni-Cu metal matrix composites

Ni-Cu alaşımları toksik olmayan yapıları, düşük maliyetleri ve doğada kolay bulunabilirlikleri ile çeşitli uygulama alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ni-Cu esaslı kaplamaların avantajları olmasına rağmen, sınırlı mekanik özelliklerini ve sınırlı korozyon direncini geliştirmek için bazı işlemler gerekir. Ni-Cu esaslı kaplamalar, çeşitli katkı maddeleri ile kompozit malzemeler oluşturarak özelliklerini iyileştirebilmektedir. Bu çalışmada, elektrodepozisyon modlarının metal matrisli kompozitlerin yapısal, bileşimsel, morfolojik, mekanik ve elektrokimyasal özellikleri üzerindeki etkisini anlamak için CeO2 takviyeli Ni-Cu metal matrisli kompozitler farklı elektrokimyasal biriktirme modları ile incelenmiştir. Metal iyonlarının ve seramik parçacıkların indirgeme davranışını anlamak için CeO2 içeren elektrolitler için döngüsel voltametre analizi yapılmıştır. Daha sonra, 50°C'de basit bir sülfat bazlı elektrolitten SS 316 folyolar üzerinde Ni-Cu/CeO2 katmanlarının potansiyel kontrollü (darbeli potansiyel akımı) ve akım kontrollü (doğru akım ve darbe akımı) elektrodepozisyonu gerçekleştirilmiştir. Döngüsel voltametre analizlerinde, CeO2 katkılı elektrolitlerde hidrojen oluşum reaksiyonunun daha az olduğu bulunmuştur. Bu reaksiyonun daha az olması genellikle daha pürüzsüz yüzeylerin oluşmasını sağlar. Bunun yanı sıra, elektrokimyasal biriktirme parametrelerinin morfolojik, bileşimsel ve yapısal özellikleri, dolayısıyla mekanik ve elektrokimyasal özellikleri önemli ölçüde etkilediği bulunmuştur. CeO2 parçacıklarının dağılımı, darbe akımı işlem döngüsünden ve darbe akımı frekansından etkilenmiştir. Ayrıca, Ni/Cu oranı, darbe akımı işlem döngüsünden ve darbe akımı frekansından etkilenmiştir. Ancak en önemlisi, darbe akımı biriktirme modlarını değiştirerek mevcut fazları, Cu bakımından zengin, Ni bakımından zengin ve Ni-Cu katı çözümlerini değiştirmenin mümkün olduğu bulunmuştur. Kaplamaların mekanik ve elektrokimyasal özellikleri, numunelerin sertliğini ve korozyon direncini etkileyen birçok faktörün olduğunu göstermektedir. Seramik partikül miktarının yanı sıra morfoloji, mevcut fazlar ve Ni/Cu oranının da numunelerin sertliğini ve korozyon direncini etkilediği tespit edilmiştir. Numunelerin morfolojisi, tüm numuneler için CeO2 takviyesi ile daha kompakt hale gelmiştir. Düşük frekanslarda ve düşük işlem döngülerinde daha düzgün parçacık dağılımı gözlemlenmiştir. Numunelerin sertliği, Ni-Cu oranı ile CeO2 yükleme miktarından da etkilenmiştir. Daha düşük Ni/Cu oranlarının yüksek korozyon direnci ile sonuçlandığı bulunmuştur ki bu da Cu açısından zengin numunelerin korozyona karşı daha dirençli olduğunu gösterir. Düzgün ve kompakt karnabahar benzeri oluşumlara, düşük Ni/Cu oranına ve nispeten yüksek sertlik ve korozyon direnci ile sonuçlanan düşük kristal boyutlarına sahip Ni-Cu katı çözeltisi ile doğru akım elektrodepolama Ni-Cu/CeO2 numuneleri için optimum koşul olarak gözlenmiştir.