Alüminyum alaşımı üzerine büyütülen B4C, H-BN ve B5H10NAO13 katkılı kompozit kaplamaların tribolojik ve korozyon özelliklerinin incelenmesi

Al 7075 alaşımı; düşük yoğunluğu, yüksek özgül mukavemeti, üstün işlenebilirliği, sünekliği, yüksek tokluğu ve yorulma dayanımı sayesinde havacılık ve uzay endüstrisinin yanı sıra savunma ve otomotiv sektörlerinde de yaygın olarak kullanılan stratejik bir mühendislik malzemesidir. Ancak sahip olduğu bu üstün mekanik özelliklere rağmen, düşük kırılma tokluğu, sınırlı hasar toleransı ve ortam koşullarına bağlı korozyon hassasiyeti, bu alaşımın bazı ileri düzey yapısal uygulamalarda kullanımını kısıtlamaktadır. Özellikle hava aracı bileşenlerinde uzun süreli servis koşullarında karşılaşılan bu zayıf yönler, yüzey iyileştirme yöntemlerine olan gereksinimi artırmaktadır. Alüminyum ve alaşımlarında yüzey özelliklerinin geliştirilmesi için uygulanan seramik esaslı kaplama yöntemleri, yüksek sertlik, aşınma direnci ve korozyon dayanımı sağlamaları nedeniyle önemli bir çözüm alanı sunmaktadır. Bu doğrultuda, Mikro Ark Oksidasyon (MAO) yöntemi ile elde edilen seramik kaplamalar, yüzey mühendisliğinde sıkça tercih edilen etkili bir modifikasyon yaklaşımı olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışmada, 7075 alüminyum alaşımının yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi amacıyla üç farklı bor esaslı katkı maddesi (B₅H₁₀NaO₁₃, B₄C ve h-BN) kullanılarak kompozit kaplamalar Mikro Ark Oksidasyon (MAO) yöntemiyle üretilmiştir. Çalışma üç aşamada yürütülmüştür: İlk aşamada referans Al₂O₃ kaplamalar büyütülmüş; ikinci aşamada üç farklı bor katkısı ayrı ayrı ilave edilerek kompozit kaplamalar sentezlenmiş; üçüncü aşamada ise elde edilen kaplamaların mikroyapısal, mekanik, tribolojik ve korozyon özellikleri kapsamlı biçimde incelenmiştir. Elde edilen bulgular, bor katkılı kompozit kaplamaların Al 7075 alaşımının yüzey özelliklerini anlamlı ölçüde geliştirdiğini ve özellikle aşınma ile korozyon dayanımında belirgin iyileşmeler sağladığını ortaya koymaktadır. Bu sonuçlar, hafif metal alaşımlarında yüzey mühendisliği uygulamaları açısından hem akademik araştırmalara hem de endüstriyel üretim süreçlerine önemli katkılar sunmaktadır.

The Al 7075 alloy is a strategic engineering material widely used in the aerospace, defense, and automotive industries due to its low density, high specific strength, excellent machinability, ductility, high toughness, and fatigue resistance. However, despite these outstanding mechanical properties, its relatively low fracture toughness, limited damage tolerance, and susceptibility to corrosion under environmental conditions restrict its use in certain advanced structural applications. These shortcomings, particularly critical for long-term service conditions of aircraft components, emphasize the necessity of surface enhancement techniques. Ceramic-based coating methods applied to aluminum and its alloys offer an effective solution for improving surface characteristics by providing high hardness, superior wear resistance, and enhanced corrosion protection. In this context, ceramic coatings produced by the Micro Arc Oxidation (MAO) process have emerged as a widely preferred and efficient surface modification technique in surface engineering applications. In the present study, composite coatings were fabricated on 7075 aluminum alloy via the MAO method using three different boron-based additives (B₅H₁₀NaO₁₃, B₄C, and h-BN) to improve the surface properties of the alloy. The study was conducted in three stages: in the first stage, reference Al₂O₃ coatings were produced; in the second stage, composite coatings were synthesized by individually incorporating the three boron-based additives; and in the third stage, the microstructural, mechanical, tribological, and corrosion properties of the resulting coatings were comprehensively characterized. The findings demonstrate that the boron-doped composite coatings significantly improved the surface properties of the Al 7075 alloy, providing notable enhancements in both wear and corrosion resistance. These results indicate that boron-containing composite coatings have strong potential for contributing to both academic research and industrial applications in the field of surface engineering for lightweight metal alloys.