Bor ile kaplanan çelik, 10 kat daha sertleşiyor!

Cumhuriyet Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Öğretim Üyesi Yrd. Doç. Dr. Levent Cenk Kumruoğlu, İngiltere'deki Sheffield Üniversitesi, Ukrayna Paton Elektrik Kaynak Enstitüsü ve Sakarya Üniversitesinden araştırmacıların katıldığı projede, "plazma elektrolizi" yöntemiyle borla kapladıkları çeliği 10 kat daha sertleştirdiklerini bildirdi.

Kumruoğlu, AA muhabirine yaptığı açıklamada, "Elektrolitik plazma teknolojisiyle çeliklere uygulanan yüzey modifikasyon işlemleri" konulu doktora tezi kapsamında İngiltere ve Ukrayna'da alanında önemli kuruluş ve araştırmacılarla çalışmalar yürüttüklerini söyledi.

Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi'nde görev yaptığı 2007 yılında başlattığı çalışmada, aynı üniversiteden Prof. Dr. Fatih Üstel, tez danışmanı Doç. Dr. Ahmet Özel, İngiltere'deki Sheffield Üniversitesinden Prof. Dr. Allan Matthews ve Dr. Aleksey Yerokhin ile Ukrayna Paton Kaynak Enstitüsünden araştırmacıların yer aldığını belirten Kumruoğlu, yaklaşık 6 yıl süren çalışmada olumlu sonuçlar aldıklarını aktardı.

Ukrayna ve İngiltere'de geliştirdikleri sistemleri Sakarya Üniversitesindeki Yüzey Teknolojileri Laboratuvarı'nda çok daha ileri seviyeye taşıdıklarını dile getiren Kumruoğlu, bu konuda çeşitli ulusal ve uluslararası yayınlar da yaptıklarını bildirdi.

Yrd. Doç. Dr. Kumruoğlu, dünya rezervinin yüzde 70'i Türkiye'de olan borun stratejik açıdan son derece önemli bir element olduğunu kaydetti.

Kimya, tarım, ilaç, cam, inşaat, çimento, otomotiv ve uçak sektöründen bor kullanımıyla ilgili çok farklı taleplerin bulunduğunu ifade eden Kumruoğlu, "Son yıllardaki teknolojik gelişmelerin yanı sıra borun elemantal olarak kaplamalarda kullanımı da son derece önemli hale gelmiştir. Atomik yapısı gereği diğer elementlere göre daha küçük olan bor, çok kuvvetli (sert) yapılar oluşturabilmektedir" dedi.

Kumruoğlu, bu nedenle gerek yerli gerekse yabancı bilim adamlarının son yıllarda bor kaplamalar üzerine yoğunlaştığına dikkati çekerek, şunları söyledi:

"Biz de ekip olarak borun yüzey mühendisliği alanındaki çalışmaları yürüttük. Borun destekleyici, bünyeye girici kaplama veyahut da yardımcı element olarak kullanılmasını hedeflemekteyiz. Borla ilgili kaplamalarda bazı sıkıntılar vardı. Yüksek sıcaklıkta difüzyon adıyla bilinen yöntemle yapılan kaplama için yaklaşık 1000 derece gibi yüksek sıcaklıklar ve 8-10 saat gibi uzun süreler gerekmekte. Bu çok yüksek bir enerji tüketimine yol açmakta. Aynı zamanda bu kadar yüksek bir sıcaklık çeliğin veya kaplama yapılan diğer metallerin yapısını da bozmaktadır. Bu mühendislik açıdan da çok verimli olmamakta. Bunun dışında bizim de tercih ettiğimiz 'plazma elektrolizi' yöntemi var. Bu kaplama yöntemi, gerek soğuk bir elektrolit içerisinde olması gerekse son derece basit olması nedeniyle son derece rağbet görmektedir. Rus bilim adamlarının temellerini attığı bu teknolojide son yıllarda atak görmekteyiz."

-20 mikron kaplama derinliği

Bu yöntemi modifiye edip, teknik ve yöntem olarak geliştirdikten sonra Sakarya Üniversitesindeki Yüzey Teknolojileri Laboratuvarı'nda birçok farklı çeliği borla kapladıklarını aktaran Kumruoğlu, "Kaplamayı sulu bor çözeltisinde yapıyoruz. Isıtma işlemini sadece çeliğin yüzeyinde oluşturduğumuz plazma içinde gerçekleştiriyoruz. Yüksek gerilimle oluşturduğumuz bombardımanla çeliğin yüzeyine yaklaşık 20 mikron civarında bir kaplama derinliği oluşturuyoruz. Bu da muazzam bir bor kaplama derinliğidir" diye konuştu.

Bor dışında, azot, oksijen ve karbonla da kaplama yaptıklarını ancak en önemli sonucu borla elde ettiklerini dile getiren Kumruoğlu, "Başlangıçtaki sertliği 150 HV olan çelik, 5 dakika süren işlemin ardından 1500 HV sertliğe ulaştı. Aşınma testlerinde de çeliğin aşınma direncinde yaklaşık 7 kat artış sağladık" dedi.

Yrd. Doç. Dr. Levent Cenk Kumruoğlu, sertliğini 10 kat artırdıkları çeliğin orijinal iç dayanıklılığından da çok fazla ödün vermediklerini, kaplama süresinin çok kısa olması sayesinde bu sonucun ortaya çıktığını aktardı.

Birçok numunenin peş peşe kaplanabileceği, CNC tezgaha entegre edilen plazmatron ile metrekare boyutundaki yüzeyleri kaplayabilecek teknolojiye sahip olduklarını aktaran Kumruoğlu, sistemi otomasyona hazır hale getirdiklerini belirtti.

Haziran 2013'te tamamladıkları çalışmayla elde edilen borla kaplanan çeliğin, otomotiv, savunma, imalat sanayi ve implant malzeme gibi birçok alanda kullanılabileceğini dile getiren Kumruoğlu, yöntemin son derece çevreci olduğunu vurguladı.

Kumruoğlu, bu yıl ağustos ayında göreve başladığı Cumhuriyet Üniversitesinde de çalışmalarını bu yönde sürdüğünü sözlerine ekledi.

AA