Termoreaktif difüzyon tekniği ile küresel grafitli dökme demirin yüzeyinde oluşan cr-v-c kaplamaların aşınma ve korozyon davranışlarının incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, küresel grafitli dökme demirlerden bir kalite olan GGG-80 alaşımının yüzeyinde 900-1000 ve 1100°C'de 1 saat süre ile Fe-Cr ve Fe-V tozları ortamında termoraktif difüzyon tekniği ile krom karbür-vanadyum karbür kompozit kaplama tabakaları oluşturulmuştur. Oluşturulan Cr-V-C kaplama tabakalarının karakterizasyonu Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM-EDS), X-Işınları Difraktometresi (XRD), mikrosertlik, nanoindentasyon, Daimler-Benz Rockwell-C adhezyon testi, aşınma testi ve elektrokimyasal korozyon tesi ile belirlenmiştir. Küresel grafitli dökme demirlerin kullanım alanları göz önünde bulundurularak korozyon testleri %3,5 NaCI, %5 H2SO4 ve %5 HNO3 ortamlarında oda sıcaklığında elektrokimyasal olarak yapılmıştır. Aşınma testleri ise oda sıcaklığı, 250, 500 ve 750 °C'de açık hava ortamında 10 N yük ve 250m kayma mesafesinde WC bilyaya karşı gerçekleştirilmiştir. Metalografik çalışmalar kaplama işlemi sonunda küresel grafit nodüllerinin çözündüğü ve yüzeyde 12-36μm kalınlığında, 2461-3200 HV0.05 sertliğinde ve 198-238 GPa elastite modülüne sahip krom karbür- vanadyum karbür kompozit kaplama tabakalarının elde edildiğini göstermiştir. Küresel grafit nodüllerinin çözünmesi ve yüzeyde kompozit karbür kaplamaların eldesi NaCI, H2SO4 ve HNO3 ortamlarında işlemsiz malzmeye göre daha iyi korozyon direnci sağlamıştır. Ayrıca kompozit kaplama tabakaları ile yüzeyde meydana gelen sertlik ve elastite modülerindeki artış ile de oda sıcaklığından 750°C'ye kadar gerçekleştirilen aşınma testlerinde daha yüksek aşınma dirençleri elde edilmiştir. Kaplama sıcaklığındaki artış kaplama tabakası kalınlığı ve mekanik özeliklerde artış yüzey pürüzlülük değerlerinde ise azalma meydana getirmiş olup en iyi aşınma ve korozyon dirençleri 1100°C'de 1 saat süre ile kaplama işlemine tabi tutulan numunede elde edilmiştir.

In this study, chrome vanadium carbide composite coating was produced on the surface of ductile iron GGG-80 by thermoreactive diffusion. The TRD process was carried out at temperatures of 900, 1000, and 1100 °C for 1 h using nano-sized Fe-V and Fe-Cr powders. The coatings were characterized by X-ray diffractometry (XRD), 2D profilometry, Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), microhardness measurements, Daimler-Benz Rockwell-C adhesion test, nanoindentation, electrochemical corrosion tests and wear tests. Corrosion tests were performed electrochemically at room temperature in 3.5% NaCl, 5% H2SO4 and 5% HNO3 solutions. The wear tests were performed on untreated and coated samples using a ball-on-disc type wear tester under 10 N load at four different temperatures (25 °C, 250 °C, 500 °C and 750 °C) against a 6-mm WC ball in air. Metallographic investigations revealed that the graphite nodules were gradually dissolved and a coating with a thickness of 12-36 μm, hardness of 2461-31200 HV0.05, and elastic modulus of 198-233 GPa was obtained. The dissolution of graphite nodules and the growth of composite carbide coatings on the surface resulted in improved corrosion resistance in NaCl, H2SO4 and HNO3 compared to untreated GGG-80. In addition, with the increase in the hardness and modulus of elasticity in the composite coatings, higher wear resistance was obtained from room temperature to 750 °C. Increase in coating temperature, resulted in increased coating thicknesses and improved mechanical properties and a decrease in surface roughness values, and optimal wear and corrosion resistance values were obtained in the sample coated at 1100 °C for 1 hour.