Farklı APS kaplama tabakalarının mikro yapısal ve tribolojik özelliklerinin araştırılması
Investigation of microstructural and tribological properties of different APS  coating layers
Yazar: BERNA ÇAKAR
Danışman: DOÇ. DR. KORAY KILIÇAY
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Atmosferik plazma sprey (APS) yöntemi, kaplama tozlarının elektrik arkı ile ergitildiği
ve bir plazma jeti ile hızlandırılarak altlık malzemeye püskürtüldüğü bir termal sprey kaplama
teknolojisidir. Bu çalışmada, AISI 304 paslanmaz çelik altlık malzeme üzerine
Al2O32.5TiO22SiO2Fe2O3 (Metco 101-NS), Al12Si (METCO 52C-NS) ve WC12Co (Metco 71-
NS) içeren üç farklı kaplama tozu püskürtülerek numuneler oluşturulmuştur ayrıca Metco 101-
NS ve Metco 52C üzerinde APS işleminden önce kaplamanın daha iyi yapışması için AlNi
içerikli bir ara katman eklenmiştir. Kaplamaların mikroyapı, mikro sertlik ve tribolojik
özellikleri incelenmiştir. Mikroyapı görüntüleri optik ve tarama elektron mikroskobu (SEM) ve
EDS analizleri yapıldı. Mikrosertlik ölçümleri kaplama tabakasından içe doğru alınmış ve
ortalama mikro sertlik değerleri hesaplanmıştır. APS kaplama katmanlarının sürtünme ve aşınma
davranışını belirlemek için ASTM G99 standartlarına uygun olarak kuru kayma aşınma testleri
gerçekleştirildi. Metco 101-NS, Metco 52C-NS ve Metco 71-NS kaplama katmanlarının
kalınlığı sırasıyla 350 um, 450 um ve 200 um olarak ölçüldü. Mikroyapı muayeneleri, altlık
malzemesi üzerinde katmanlı bir yapıda biriken kaplama tozlarının ve beklendiği gibi boşluklar,
çatlaklar vb. gibi az mikroyapısal kusurların oluştuğunu göstermiştir. Kaplamaların ortalama
mikro sertlik değerleri sırasıyla 908.2 HV0.1, 204.4 HV0.1,, 947.7 HV0.1, olarak hesaplandı. En
yüksek mikrosertlik değerleri WC12Co içeren Metco 71-NS APS kaplamasında elde edildi.
Spesifik aşınma oranları, bir yüzey profilometresi ile aşınma kanallarının ölçülmesiyle
hesaplandı. Kuru kayma aşınma testlerinden sonra, aşınma kanalları SEM ve EDS analizi ile
incelendi ve aşınma mekanizmaları belirlendi.
Anahtar Kelimeler: APS, Mikroyapı, Mikrosertlik, Aşınma.

Abstract:
SUMMARY
Atmospheric Plasma Spray (APS) method is a thermal spray coating technology in
which coating powders are melted with the electric arc and sprayed onto the substrate
material by accelerating it with a plasma jet. In this study, APS coating layers were produced
on AISI 304 stainless steel substrate with three different coating powders containing
Al2O32.5TiO22SiO2Fe2O3 (Metco 101-NS), Al12Si (Metco 52C-NS), and WC12Co (Metco
71-NS) also an AlNi layer has been added before coating on Metco 101-NS and Metco 52C
for good coating adhesion of the substrate. Microstructure, microhardness, and tribological
properties of the coatings were examined. Microstructural examinations were performed
using optical and scanning electron microscopy (SEM) and EDS analyses. Microhardness
measurements were taken from the coating layer inward and mean microhardness values
were calculated. Dry sliding wear tests were carried out in accordance with ASTM G99
standards to determine the friction and wear behavior of APS coating layers. The thickness
of Al2O3, Al12Si, and WC coating layers were measured as 350µm, 450µm, and 200µm,
respectively. Microstructure examinations showed that the coating powders accumulated in
a layered structure on the substrate material and as expected, little microstructural defects
such as gaps, cracks, etc. were formed. The average microhardness values of the coatings
were calculated as 908.2 HV0.1, 204.4 HV0.1, 947.7 HV0.1 respectively. The highest
microhardness values were obtained in the WC-containing APS coating. The specific wear
rates were calculated by measuring wear channels with a surface profilometer. After the dry
sliding wear tests, the wear channels were examined by SEM and EDS analysis, and the
wear mechanisms were determined.
Keywords: APS, Microstructure, Microhardness, Wear.