Corrosion of hard ceramic (TiN, CrN) coatings deposited on stainless steel - Küçük, Israfil (My University, 2009)
PASLANMAZ ÇELİK ÜZERİNE BİRİKTİRİLMİŞ SERT SERAMİK KAPLAMALARIN (TiN, CrN) KOROZYONU Endüstrideki uygulamalar sırasında, sert seramik kaplamalar korozif ortamlarda çalışmak ve gerekli tribolojik performansı sağlayacak kadar korozyon direnci seviyesine sahip olmak zorunlardırlar. Tuzlu ortam, hatırısayılır miktarda korozif çevreye sahip bir ortam olarak bilinmektedir. NaCl iyonları olarak bilinen tuz, deniz, nehir ve göl gibi yerlerde fazla miktarlarda bulunmaktadır. Bu çalışmada, taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanılarak, TiN, CrN şeklinde biriktirilen ince kaplamaların ve altlık malzemesi olarak 4021 ile 4034 grubu paslanmaz çelik altlık malzemelerin karakterizasyonu yapıldı. Aynı zamanda kaplamanın kesiti de incelendi. Öte yandan, her bir kaplama ve altlık malzemeler için elektrokimyasal impedans ölçümleri, polarizasyon direnci ve korozyon potansiyeli ölçümleri korozyon mekanizmalarını tespit etmek için gerçekleştirildi. Bu incelemeler sırasında, kaplamaların korozyon davranışlarının tespitinde değişken parametre olarak, yüzde azot miktarı (%N), altlık malzemelere yapılan ısıl işlemin kaplama özelliklerine etkisi, yüzeye uygulanan elektropolisaj işleminin ve zımparalama işlemlerinin etkileri, TiN ve CrN kaplamaların birbirine karşı özellikleri, altlık malzemenin değişik olmasının kaplama özelliklerine etkileri belirlenmiştir. Aynı zamanda bu çalışmada, oyuklanma korozyonu oluşumu da gözlemlenmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda, elektropolisaj işlemi yapılmış olan 4034 SS malzemenin korozyon davranışının aynı yüzey işlemi uygulanmış olan 4021 SS malzemeye göre daha iyi olduğu gözlemlenmiştir. Yine elektropolisaj işlemi yapılmış 4034 SS malzemenin 800 mesh zımparalama işlemine tabi tutulmuş 4034 SS malzemeye göre korozyon direncinin daha iyi olduğu tespit edilmiştir. Buradan yola çıkarak yüzey işleminin korozyon özelliklerine etkisinin olduğu tespit edilmiştir. Elektropolisaj işleminin korozyon direncini artıran bir yüzey işlemi olduğu gözlemlenmiştir. CrN kaplamanın TiN kaplamaya göre daha iyi korozyon direncine sahip olduğu tespit edilmiştir. Yüzey işleminin kaplama yapılmadan önce önemli olduğu her iki kaplama içinde gözlemlenmiştir ve elektropolisaj işleminin kaplamanın özelliklerini geliştirdiği tespit edilmiştir. Yüzde azot oranının azalmasının, korozyon hızını azaltırken, öte yandan da korozyon direncini artırdığı tespit edilmiştir. Altlık malzemelere yapılan ısıl işlemin kaplamanın korozyon özelliklerini geliştirdiği tespit edilmiştir. Yapılan makroskobik incelemeler sonucunda ise, numunenin geometrik şeklinin önemi gözlemlenmiş olup, korozyonun genellikle, kaplama yüzeyinde var olan çatlaklarda, boşluklarda, bulunduğu bölgeye göre daha az yüksekliğe sahip bölgelerde meydana geldiği gözlemlenmiştir.

CORROSION OF HARD CERAMIC (TiN, CrN) COATINGS DEPOSITED ON STAINLESS STEEL In industry, hard coatings must work in corrosive environments and possess sufficient degree of resistance to corrosion to provide the required tribological performance. The salty environment is the most offend accounted among corrosion environments. Certain amount of salt known as NaCl ions are presented in atmosphere, seas (3% NaCl), lakes and rivers. In this thesis, it is investigated characterizing the microstructures of the substrate materials (4021 SS, 4034 SS) and thin films (formed by TiN, CrN) by using Scanning electron microscope (SEM) were conducted on cross-section surface of the coated materials, describing the corrosion mechanisms of the TiN or CrN coated 4021 and 4034 stainless steel by using electrochemical techniques (Tafel method, polarization resistance method and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS)) and measuring the coating thickness and hardness values for each coating. On the other hand, the aim of this thesis is to compare 4021 SS, 4034 SS, TiN coated 4021 SS, TiN coated 4034 SS, CrN coated 4021 SS and CrN coated 4034 SS according to their corrosion behavior, to analyze the effect of the coating pressure (correlating to nitrogen percentage) for each thin film, to investigate the pitting formation. It is found that corrosion behavior of the electropolished 4034 stainless steel is better than the electropolished 4021 stainless steel, the effect of surface treatment is important for analyzing the corrosion behavior of the stainless steels. Electropolishing process improves the corrosion resistance of the stainless steels. Coating type affects the corrosion behavior of stainless steels. CrN coatings mostly improve the best corrosion resistance for each substrates. The surface roughness is important before coating process and Electropolishing process is better than polishing treatments. When Nitrogen content (% wt) is decreasing, either the corrosion rate is decreasing and the corrosion resistance is increasing for each coatings. There is an heat treatment before coating process for the stainless steel substrates, the corrosion behavior is better than unheat treated substrated for the coatings. Macroscopic observations represented that the shape of the sample is important as corrosion occurs. The corrosion generally happens on pinholes, surface cracks, crevices and face to auxiliary electrode side.
Keywords: Metalürji ve Malzeme Mühendisliği; Paslanmaz Çelik; Seramik Kaplama; Seramikler