Plazma sprey gazlarının tungsten kaplama özellikleri üzerine etkileri

Abstract

Tungsten karbür-kobalt kaplamalar yüksek aşınma direncinin gerekli olduğu pek çok endüstriyel uygulamada yaygın olarak kullanılmaktadır. WC-Co kaplamaları uygulamak için plazma sprey gibi termal sprey işlemleri kullanılmaktadır. Fakat elde edilen kaplamaların özellikleri sprey parametrelerine göre büyük değişiklik göstermektedir. Bu çalışmada plazma sprey işlemi ile uygulanmış WC-Co kaplamada birincil ve ikincil plazma gazlarının (Ar ve H2) mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Kaplama ana malzemesi olarak titanyum ve paslanmaz çelik kullanılmıştır. Kaplanmış numunelere aşınma, çekme ve sertlik testleri uygulanmış ve metalografik tekniklerle değerlendirilmiştir. Proses parametrelerinin mikroyapı ve mekanik özellikler üzerindeki etkisi incelenerek, daha iyi performans özelliklerine sahip, dayanıklı kaplamaların geliştirilmesi amaçlanmıştır Tez çalışmasının sonucunda; iyi performans için, parametre seçiminin uyumlu bir aralıkta yapılması gerektiği belirlenmiştir. Titanyum ve paslanmaz çelik ana malzemeler için test sonuçları benzerdir. Hidrojen gaz akışının arttırılması daha düşük aşınma direncine sahip kaplama oluşumuna neden olmaktadır. Argon gaz akışının arttırılması ile daha iyi aşınma direnci elde edilmektedir. İkincil fazların oluşumu sertlik, çekme mukavemeti ve aşınma direncini olumsuz etkilemektedir. Kaplamada yüksek tungsten monokarbür (WC) içeriği arzulanan bir durumdur. Gerçek kullanım şartlarında aşınmaya maruz kalacak tungsten karbür kaplamaların plazma sprey parametrelerinin seçiminde bu tez çalışmasından elde edilen bilgilerin kullanılması yararlı olacaktır.

Tungsten carbide-cobalt coatings have been widely used in many industries for applications where high wear resistance is required. Different kinds of thermal spraying techniques, such as atmospheric plasma spraying (APS) can be applied to deposit WCCo coatings; however, the properties of such coatings strongly depend on the spraying parameters. This study has sought to evaluate the influence of primary and secondary plasma gases (Ar and H2) on the microstructure and mechanical properties of plasma-sprayed WC-Co coatings. Titanium and stainless steel were used as substrate material. Coated samples were subjected to abrasion, tensile and hardness tests, and evaluated by metallographic techniques. The effect of process parameters on microstructural and mechanical properties was reviewed to achieve more robust coatings with higher performance. As a conclusion of the thesis it has been determined that for a better performance the parameter selection needs to be carried out at an appropriate range. The test results both for titanium and stainless steel substrates are similar. Increasing the hydrogen gas flow resulted in coatings with lower wear resistance. Increasing the argon gas flow allowed better wear resistance. The formations of secondary phases are detrimental to hardness, rupture and wear resistance. A coating with high tungsten monocarbide (WC) retention is desirable. It shall be useful to use information and experience, collected from this thesis while the selection of plasma spray process parameters of tungsten carbide coatings that are going to be exposed to wear.