Elektrokimyasal yöntem ile ergiyik tuz çözeltisi içerisinden MgB2 ince film kaplanması

Abstract

2001 yılında, intermetalik bileşikler arasında en yüksek geçiş sıcaklığına (39 K) sahip MgB2'nin keşfi, bilimsel ve teknolojik uygulamalarda ilgiyi artırmıştır. MgB2 süperiletken ince film üretmek için birçok yöntem vardır. Bu yöntemlerden biri olan ergimiş tuz çözeltisi içerisinden MgB2 elde edilmesi bu çalışmanın ana konusudur. Bu tezde, elektrokimyasal sentez yöntemi ile tuz eriyiği içerisinden, bakır ve 316 östenitik paslanmaz çelik numuneler üzerine MgB2 ince film kaplanması amaçlanmıştır. Bu çalışmanın ilk bölümünde deneyler, atmosfer kontrollü tüp fırında, grafit pota içerisinde (anot), sırasıyla 10:2:5:5 molar oranında MgCl2-MgB4O7-NaCl-KCl ve sırasıyla 3:5:5 molar oranında B2O3-KCl-MgCl2 elektrolit bileşiminde, bakır ve 316 östenitik paslanmaz çelik katot kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada öncelikle akım yoğunluğu, süre ve sıcaklık parametreleri optimize edilerek, numunelerin mikro yapıları, mikro sertlik, SEM fotoğrafları ve EDS analizleri incelenmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde deneyler, indüksiyon ocağında, grafit pota içerisinde (anot), sırasıyla 10:2:5:5 molar oranında MgCl2-MgB4O7-NaCl-KCl ve sırasıyla 3:5:5 molar oranında B2O3-KCl-MgCl2 elektrolit bileşiminde, 316 östenitik paslanmaz çelik katot kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada öncelikle akım yoğunluğu, süre ve sıcaklık parametreleri optimize edilerek, numunelerin mikro yapıları, sertlik, SEM fotoğrafları ve EDS analizleri incelenmiştir. Farklı elektroliz sürelerinde gerçekleştirilen deneylerde, sürenin artması ile kalıntı tuz miktarının temizlenmesi zorlaşmıştır. Ayrıca farklı uygulanan 20 mA ile 6 A arasındaki akım yoğunluklarında 316 östenitik paslanmaz çelik numuneler üzerinde olumsuz sonuçlar alınmıştır. Artan akım yoğunlukları ve artan sürenin etkisi ile kalıntı tuz temizliği daha fazla zorlaşmıştır. Sıcaklık parametresi incelenirken, tuz karışımının ergime sıcaklığı göz önünde bulundurulmuş ve tüp fırında yapılan deneylerde 600-800 C arasında, indüksiyon ocağı ile yapılan deneylerde 650-900 C arasında işlem gerçekleştirilmiştir. Bu sıcaklıklar da elektroliz gerçekleşmesine rağmen numune yüzeyinde olumsuz sonuçlar elde edilmiştir.