Weldox çeliği yüzeyinde HVOF ile üretilen kaplamaların mikroyapı ve aşınma özelliklerinin araştırılması

Abstract

Bu tez çalışmasında, Weldoks 700 çeliğinin yüzey özelliklerinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Yüksek hızlı oksi yakıt (HVOF) sprey yöntemi kullanılarak üç farklı kaplama tozu Weldoks 700 çeliği yüzeyine kaplanmıştır. Kaplama tozu olarak Diamalloy 2001, Sulzer Metco 5810 ve Diamalloy 4454 kodlu ticari tozlar kullanılmıştır. Kullanılan tozlar, sırasıyla NiCrBSi, WCCo ve CoNiCrAlY içeriğe sahip tozlardır. Kaplama parametreleri olarak sabit parametreler kullanılmıştır. Üretilen kaplamaların, mikroyapı, sertlik ve aşınma özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Kaplamaların mikroyapı ve faz bileşimi, optik mikroskop (OM), taramalı elektron mikroskobu (SEM), X ışın difraktogramı (XRD), enerji dağılımlı spektogram (EDS) ile incelenmiştir. Sertlik ölçümü, kaplamaların sadece üst yüzeylerinden alt mikrosertlik cihazıyla yapılmıştır. Alt tabakanın ve kaplama tabakasının aşınma testleri pin-on-disk yöntemi ile farklı yükler altında yapılmıştır. Aşınma testleri esnasında sıcaklık değişimi termal kamera vasıtasıyla belirlenmiştir. HVOF ile Weldoks 700 çeliği yüzeyinde NiCrBSi, WCCo ve CoNiCrAlY esaslı kaplamalar başarıyla üretilmiştir. SEM ve optik fotoğrafları kaplamaların genel olarak homojen bir yapıya sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca, üretilmiş kaplamaların birbirine göre paralel konumlanmış lamelli yapılara sahip olduğu görülmektedir. Mikroyapıda ikili ve üçlü karbür ve sert fazların oluştuğu XRD analizi ile tespit edilmiştir. Kaplamaların ortalama sertlik değerleri sırasıyla 285 HV0.5 ile 740 HV0.5 aralığında değişmiştir. Alt tabakaya (265 HV0.5) oranla, kaplamaların sertliğinde 2.8 katlık bir artış olmuştur. Bu sertlik artışı kaplama tabakasında oluşan sert metalografik fazlarla ilişkilendirilmiştir. Aşınma testlerine göre, kaplamalı numunelerin, alt tabakaya kıyasla daha iyi bir tribolojik performans gösterdiği belirlenmiştir. En düşük sürtünme katsayısı uygulanan yüke bağlı olarak (10N-15N-20N), 0.315-0.414 ile WCCo kaplamalarında elde edilmiştir. Bu kaplamanın aşınma oranı ~2,05x10-3 mm3 /N/m ile ~3,22x10-3 mm3 /N/m aralığındadır. Kaplamaların sürtünme katsayıları ve aşınma oranları, uygulanan yükün artmasıyla artmıştır. Bu durum, yükün artmasıyla, aşınan ve aşındırıcı arasında daha fazla temas alanının olması ve termal kamerayla tespit edilen bölgesel düşük sıcaklık artışlarının olmasıyla ilişkilendirilmiştir.