Yüzeyi ZnO Nanopartikülleri ile Kaplanmış Demir Matrisli Malzemelerin Karakterizasyonu ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Characterization and Mechanical Properties of Iron Matrix Materials Coated with ZnO Nanoparticles

Özet

Bu çalışmanın amacı toz metalürjisi ile demir ve demir-karbon alaşım malzemelerinin üretilmesi ve bu malzemelerin çinko oksit (ZnO) ile kaplanmasıyla mekanik özelliklerdeki artışı ortaya çıkarmaktır. Bu amaçla, demir ve demir-karbon alaşımı malzemeler toz metalürjisi ile üretilmiştir. Karbon malzeme olarak, aktif karbon, grafit, grafen, karbon nanotüp, vb. gibi yaygın kullanılan karbon malzemelere alternatif olabilecek, glukozdan sentezlenen hidrotermal karbonlar kullanılmıştır. Karbonlu ve karbonsuz demir malzemelerin yüzeyi SILAR metoduyla yaklaşık 200±17 nm uzunluğundaki çinko oksit partikülleri tarafından kaplanmıştır. Bu kompozitlerin yapısı SEM, SEM-EDX ve XRD analizleri ile karakterize edilmiştir. Malzemelerin mekanik özelliklerine ZnO kaplamanın etkisi ise sertlik ve korozyon testleri ile incelenmiştir. Bu sonuçlara göre, ZnO kaplanmış kompozitlerin hem sertlik değerlerinde (%44 ve %73) hem de korozyon dayanımlarında (%118 ve %60) kaplamasız malzemelere kıyasla önemli derece artış meydana gelmiştir.

Abstract

The aim of this study to produce iron and iron-carbon alloys materials by powder metallurgy, and to find out increment of mechanical properties of these materials via zinc oxide (ZnO) coating. For this purpose, iron and iron-carbon alloy materials were produced by powder metallurgy. As the carbon material, hydrothermal carbons derived from glucose were used as an alternative to commonly used carbon materials such as activated carbon, graphite, graphene, carbon nanotube etc. The surface of carbonaceous and carbonless iron materials was coated by ZnO particles around 200±17 nm length by SILAR method. The structure of these composites was characterized by SEM, SEM-EDX and XRD analyzes. The effect of ZnO coating on the mechanical properties of the materials was examined by hardness and corrosion tests. According to these results, both hardness values (44% and 73%) and corrosion resistance (118% and 60%) of ZnO coated composites increased significantly compared to uncoated materials.