Sürtünme ve aşınma birbiri üzerinde hareket eden tüm parçalarda değişen oranlarda
görülen iki olgudur. Sürtünme ve aşınmanın etkilerini azaltmak için çeşitli yağlama ve
yüzey özellikleri geliştirme yöntemleri uygulanmaktadır. Bu çalışmada Plazma Transfer
Ark ile yüzey kaplama yöntemi kullanılarak Nikel bazlı Borlu bir kaplama geliştirilmiştir.
Nikel bazlı kaplamalar lazer kaplamada ve PTA’da kullanılıyor olsa da Nikel’in sadece
Bor’la beraber uygulandığı kaplama mevcut değildir.
Bor kaynağı olarak Ekabor II ve saf B4C kullanılmıştır. Bu iki malzemenin ayrı ayrı
farklı oranlarda Nikel ile karıştırılması sonucunda elde edilen kaplama malzemesi AISI
4140 yüzeyine kaplanmıştır. Kaplanmış parçalardan alınan numuneler mikroyapı analizine
ve aşınma testine tabi tutulmuştur.
Hazırlanan numunelerin mikroyapısı optik mikroskop ve taramalı elektron
mikroskobu ile incelenmiştir. Yapıdaki fazların netleştirilmesi için X ışını Kırınım (XRD)
Analizi uygulanmıştır. Bu incelemelerin sonucunda kaplamada Fe-Ni, Fe-Ni-B, Ni-B ve
Fe-B fazlarının oluştuğu tespit edilmiştir. Bu fazların oluşumunun sistemdeki Bor oranına
ve soğuma hızına bağlı olduğu tespit edilmiştir.
Kaplanmış parçanın olası çalışma şartlarına benzer bir aşınma testi Ball-on-disk testi
ile uygulanmış ve kaplamanın aşınma karakteristiği elde edilmiştir. Aşınma incelemesinde
yüzeyde sürtünmeyi düşürücü etki yapan oksitlerin oluştuğu, Nikel alaşımlarının aşınma
testinde karşı kütle olan WC bilyada aşınmaya sebep olup malzeme transfer olduğu
gözlenmiştir. Deney sonuçlarının istatistiki incelemesi sonucunda kaplamaya katılan Bor
Karbür oranı ile elde edilen sürtünme katsayısı arasında doğrusal bir ilişki olduğu tespit
edilmiştir. Deneylerin ışığında Bor kaynağı olarak borlamada kullanılan Ekabor II’nin Bor
Karbür kadar iyi bir Bor kaynağı olduğu tespit edilmiştir.
Bu çalışmada geliştirilen kaplamanın özellikle yüksek sıcaklık ve korozif ortamlarda
çeliklerin yüzey özelliklerini geliştirmek için uygun bir yöntem olduğu anlaşılmıştır.
Friction and wear are two phenomena seen in varying proportions in all moving parts.
Various lubrication and surface modification methods are applied to reduce the effects of
friction and wear. In this study, a nickel-based boron coating was developed using the Plasma
Transfer Arc surface coating method. Nickel-based coatings are used in laser coating and
PTA, but Nickel coatings are not used with just Boron.
Ekabor II and pure B4C were used as boron source. Coating material obtained by
mixing these two materials with Nickel at different ratios was applied on the AISI 4140
steel substrate. The samples from the coated pieces microstructure analysed and they were
subjected to wear test.
Microstructure of prepared samples was examined by optical microscope and
scanning electron microscope. X-Ray Diffraction (XRD) Analysis was applied to clarify the
phases in the building. As a result of these investigations, it was found that Fe-Ni, Fe-Ni-B,
Ni-B and Fe-B phases were formed in the coating. It has been determined that the formation
of these phases depends on the Boron ratio in the system and the rate of cooling.
A wear test similar to the possible operating conditions of the coated part was carried
out by Ball-on-disc test and the wear characteristic of the coating was obtained. When wear
test results were inspected, it is observed that on the surface oxides that have friction reducing
effect were formed and Nickel alloys formed in coating caused wear on WC ball and material
transfer is observed. Examining thetest results by statistical methods , it was determined that
there is a linear relationship between the coefficient of friction and the ratio of boron carbide
addition in the coating. [[placeholder]]In the light of these experiments, it was determined
that Ekabor II, that is used as boronizing agent, was as good boron source as Boron Carbide.
It was found that the coating developed in this study is a suitable for surface
modification of steels especially in high temperature and corrosive environments.
