Plazma daldırma iyon implantasyon yöntemi ile metallerin yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi


Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2011

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: MURAT YILDIRIM

Danışman: SÜLEYMAN KARADENİZ

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Modern yüzey kalitesi geliştirme yöntemlerinden biri olan plazma daldırma iyon implantasyonu, yarı iletkenlerin üretiminden, makine parçalarının yüzey özelliklerinin iyileştirilmesine hatta bio-uyumlu vücut içi protez malzemelerinin geliştirilmesine kadar pek çok uygulama alanına sahiptir. Iyon implantasyonu yöntemi uygulanmış malzeme yüzeylerinde, yüksek sertlik, yorulma ve aşınma dayanımı ile korozyon direnci yüksek bir tabaka elde edilir. Yöntemde, geleneksel nitrürlemede kullanılan sıcaklıklardan (beşyüz santigradtan yüksek) daha düşük sıcaklık değerlerinde işlem yapılır. Malzemeye bağlı olarak yüksek sıcaklıklarda nitrürlenemeyen alaşımlara ikiyüz, dörtyüzelli santigrad aralığındaki sıcaklıklarda da uygulamak mümkündür. Plazma iyon implantasyon yöntemi ile malzeme yüzeyine düşük işlem sıcaklıklarında kinetik enerjili nitrürleme yapmanın yanı sıra, konvansiyonel iyon ışını teknikleriyle nitrürlenmesi mümkün olmayan üç boyutlu yüzey modifikasyonu yapılabilir.Bu tez çalışmasında AISI beşbinyüzonbeş (onaltıMnCrbeş) ıslah çeliği sekiz, kırk kilovolt arası, yüzelli, binbeşyüz hertz arası ve on, ellibeş mikrosaniye değerleri arasında farklı parametrelerde azot (Niki) gazı kullanılarak iki saat sabit süreyle Plazma Daldırma İyon İmplantasyonu işlemine tabi tutulmuştur. İşlem parametrelerine bağlı olarak elde edilen tabakaların yapıları, bu yapıların değişimine etki eden faktörler SEM ve XRD analizleri ile incelenmiştir. Ayrıca oluşan tabakaların sertlik değişimleri mikrosertlik yöntemiyle incelenmiş ve tabakaların özellikleri üzerine işlem parametrelerinin etkisi araştırılmıştır.XRD incelemeleri sonucunda AISI beşbinyüzonbeş çeliği üzerinde epsilon-Feiki-üçN, gama-FedörtN ve sert nitrürler içeren alfa-Fe (ana malzeme piki) olmak üzere üç farklı faz tespit edilmiştir. Bileşik tabaka epsilon ve gama fazlarından, difüzyon tabakası ise alfa-Fe sert nitrür fazlarından oluşmaktadır. SEM incelemeleri ile çekilmiş beşyüz X büyütmeli fotoğraflar bu fazların oluşumunu destekler. Maksimum sıcaklığın elliiki santigrada ulaştığı, deney parametrelerinin kırk kilovolt gerilim, yüzelli hertz frekans, on mikrosaniye periyot olduğu deneyde en kalın tabaka elde edilmiştir. Yapılan mikrosertlik ölçüm sonuçlarına göre deney parametrelerinin onbeş kilovolt gerilim, binbeşyüze hertz frekans, ellibeş mikrosaniye periyot olduğu deneyde en sert tabakalar oluşmuştur ve bu deneyde ulaşılan maksimum sıcaklık üçyüzyirmidokuz nokta iki santigradtır.Anahtar sözcükler: implantasyon, iyon, metal plazması, plazma, plazma daldırma iyon implantasyonu ve biriktirme, vakum arkı, yüzey işleme.