AISI 8620 çelik malzemelerin plazma spreyleme yöntemiyle kaplanması ve kaplama arayüzeylerinin karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada, sementasyon işlemi görmüş AISI 8620 çelik malzemeler kullanılmıştır. Bu malzeme, özellikle inşaat iskelelerinin demir kasnaklarının yapımında kullanılan bir makine parçasıdır. Bu makine parçası çalışma şartlarında maruz kaldığı olumsuz etkenlerden dolayı çapı zaman içerisinde azalmakta ve hurdaya gönderilmektedir. AISI 8620 malzemenin aşınan yüzeyine gerekli ön hazırlıklar yapılarak, farklı kimyasal içeriğe sahip tozlarla, plazma spreyleme yöntemiyle kaplanarak tekrar kullanıma uygun hale getirilmek istenmiştir. Kaplama işlemi gerçekleşmiş numunelerin öncelikle yüzey pürüzlülük ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Kaplamaların servis şartlarındaki aşınma dayanımlarını belirlemek için aşınma testi, kaplama tabakası ve arayüzeylerin karakterizasyonu için sertlik testi ve kaplama tabakası-ana malzeme arayüzeydeki yapışma mukavemetini belirlemek için çekme testleri yapılmıştır. Ayrıca kaplama numuneleri üzerinde arayüzey özelliklerini belirlemek için, optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) çalışmaları gerçekleştirilmiştir.Kaplama işlemi gerçekleştirilen numunelerin yüzey pürüzlülük değerleri ile kaplama tozlarının tane boyutlarının yakından ilişkili olduğu belirlenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda en düşük yüzey pürüzlülük değeri ve en yüksek aşınma direnci CRC-106 kaplamasında olduğu belirlenmiştir. Sertlik ölçümleri sonucunda; en yüksek değeri 72F-NS kaplamasından ölçülür iken, onu sırasıyla CRC-106, 68F-NS-1 ve AMDRY 962 kaplamaları takip etmektedir. Yapışma mukavemetini belirlemek için yapılan çekme deneyleri sonucunda en yüksek arayüzey bağ dayanımını AMDRY 962 kaplamasında olduğu tespit edilmiştir. Optik mikroskop ve SEM çalışmaları sonucunda kaplama tabakası ve arayüzeyde oksitlerin oluştuğu gözlenmiştir.

In this study, carburised AISI 8620 steel was used. This steel is used for making machine parts such as pulleys and construction scaffolding. Diameters of these parts get smaller during their service life because of the negative conditions in working fields and they are sent to scarp.The worn surfaces of AISI 8620 material were prepared before coating and then they were coated by coating plasma spraying method using various powders of different chemical compositions. By doing so, they were made ready for use. Initially, surface roughness values of the coated test specimens were determined. Under service conditions, wear test was done to define the coatings' wear resistance, hardness test was done for the characterisation of coating layer and their interfaces. Tensile test was also carried out to define the adhesion strength of the interface. Also, optical microscopy and SEM tests were done to define their interface properties.It is found out that there is a strong correlation between the surface roughness values of coated test specimens and the grain size of coating powders. The results revealed that CRC-106 coating led to highest wear resistance and lowest surface roughness values. The highest hardness was measured for 72F-NS coating and this is followed by CRC-106, 68F-NS-1 and AMDRY 962 coatings. The highest adhesion strength was seen for AMDRY 962 coating. Finally, the result of optical microscopy and SEM examinations showed the formation of oxides within the coating layer and coating interface.