Ni-Cr tabanlı alaşımların elektrodepozisyon yöntemiyle üretilmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında, Cr kaplamalar üç değerlikli Cr iyonları içeren sulu bir çözeltiden elde edildi. Cr’ un elektrodepozisyonu için ilk olarak 5 ile 30 s arasında değişen zaman aralığında -0,7 V potansiyeli uygulandı, daha sonra kalınlığı 50 ile 1000 nm arasında değişen Cr katmanlar için -1,8 V potansiyel uygulandı. Bu yönteme “ikili potansiyel döngü elektrodepozisyonu” adı verildi. Cr çözeltisi dönüşümlü ve ultraviyole görünür spektroskopisi ile araştırıldı. Cr çözeltisinin Cl içeren doğal Cr kompleksleri açısından zengin olduğu ve depozisyonda bu komplekslerin baskın olduğu belirlendi. X-ışını kırınım (XRD) desenlerinden tüm filmlerin cisim merkezli kübik (bcc) kristal yapıda olduğu belirlendi. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntülerinde 500 nm' den ince katmanlar için yüzeydeki çatlakların boyutunun nano ölçeğe indiği ve yüzeyin daha pürüzsüz hale geldiği görüldü. Kaplamaların korozyon davranışı %3,5 tuzlu su (NaCl) çözeltisinde açık devre potansiyeli, Tafel ekstrapolasyonu ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi ile araştırıldı. Korozyon potansiyeli, akımı ve direnci Tafel eğrilerinden hesaplandı. Bu değerlere göre korozyon direnci ve korozyon hızı belirlendi. İkili potansiyel döngüsüyle büyütülen kaplamaların, sabit potansiyelde büyütülen kaplamalarla karşılaştırıldığında daha düşük korozyon oranlarına ve daha yüksek dirence sahip olduğu bulundu. Cr-Ni ve Cr-Ni-Fe kaplamalar için de benzer çalışmalar yapıldı. Buna göre; ikili potansiyel döngüsüyle çatlakların boyutları nanometre seviyesine indirildi. Bu durum kaplamaların korozyon dirençlerinin artmasını sağladı. Sonuç olarak Cr içerikli kaplamalar herhangi bir kompleks oluşturucu, tamponlayıcı ve pH düzenleyici madde kullanılmadan sadece Cr3+ iyonlarını içeren çözeltiden ikili potansiyel döngü elektrodepozisyonu ile üretilebildi. Bu yöntemin geliştirilmesi sanayide yaygın olarak kullanılan Cr içerikli kaplamaların maliyetlerinin düşürülmesine imkan sağlayabilir.

In this thesis study, Cr coatings were electrodeposited from an aqueous solution containing trivalent Cr ions. Firstly a potential of -0,7 V was applied for a time interval ranging from 5 to 30 s. Then a potential of -1,8 V was applied to deposit a Cr layer with a thickness ranging from 50 to 1000 nm. So the technique was named as “binary potential loop electrodeposition” The Cr solution was investigated by cyclic voltammetry and ultraviolet-visible spectroscopy. It was determined that the solution contained native hydrated-Cl complexes dominantly rather than hydrated complexes. XRD patterns showed that all films had a bcc crystal structure. According to the SEM images, for the layers thinner than 500 nm, the size of the cracks on the surface decreases to the nanoscale. The corrosion behaviour was investigated by open circuit potential, Tafel extrapolation and electrochemical impedance spectroscopy in 3,5% salt water solution. The corrosion values were calculated from Tafel curves, and the corrosion resistance and rate were determined. Coatings deposited by binary potential loop had low corrosion rates lower, and resistance higher than those of coatings deposited at a constant potential. Similar results were observed for the Cr-Ni and Cr-Ni-Fe coatings. So the cracks were decreased to the nanoscale and hence the corrosion resistance increased. As a result, Cr was able to be coated by binary potential loop electrodeposition from the solution containing only Cr3+ ions, without any other agent. The development of this technique can allow cost reduction for the Cr coating commonly used in industry.