Ni-Cr esaslı termal sprey kaplamaların farklı çelikler üzerinde üretilmesi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Ni-Cr based thermal spray coatings on different steels
Yazar: RASİM GÖKER IŞIK
Danışman: DOÇ. DR. ALPTEKİN KISASÖZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, Cr3C2-NiCr termal sprey kaplamaların çeşitli alt tabaka malzemeleri üzerine üretimi ve karakterizasyonu incelenmiştir. Kaplamalar, diğer termal sprey yöntemlerine göre daha iyi mekanik özelliklere sahip yoğun ve yapışma mukavemeti yüksek kaplamalar üretme kabiliyetiyle bilinen Yüksek Hızlı Oksijen Yakıt (YHOY) termal sprey kaplama prosesi kullanılarak hazırlanmıştır. Kaplamanın çeşitli endüstriyel uygulamalardaki performansını ve uyumluluğunu değerlendirmek için düşük alaşımlı bir çelik ve daha yüksek alaşımlı dubleks paslanmaz çelikler olmak üzere iki farklı alt tabaka malzemesi seçilmiştir. Beklenen kaplama kalınlığını ve mikroyapısını elde etmek için sprey mesafesi, toz besleme hızı ve gaz akış hızları gibi termal sprey proses parametreleri belirlenerek kaplama prosesi optimize edilmiş, kaplama öncesi hazırlıkları da tamamlanarak numunelerin kaplamaları tamamlanmıştır. Üretilen kaplamalar, taramalı elektron mikroskobu, mikrosertlik testi, aşınma testi ve korozyon testi de dahil olmak üzere çeşitli analitik teknikler kullanılarak karakterize edilmişlerdir. SEM analizi, kaplama ile ana malzemeler arasında minimum gözenekliliğe ve iyi oluşturulmuş arayüze sahip düzgün ve yoğun bir mikroyapı ortaya koyulduğunu göstermiştir. Mikrosertlik ölçümleri ve takip eden aşınma ve korozyon testleri, kaplanmamış yüzeylere kıyasla yüksek sertlik değerleri ve geliştirilmiş aşınma direnci ortaya koymuştur. Bu sonuçlara göre üretilen kaplamalar, korozyona, erozyona ve yüksek sıcaklıktaki ortamlara karşı etkili kaplanmamış yüzeylere göre daha iyi koruma sağlayan iyi bir yapışma mukavemeti ve kohezyon kuvveti sergilemiştir.

Abstract:
In this work, the production and characterization of Cr3C2-NiCr thermal spray coatings on various substrate materials were investigated. The coatings were prepared using the high velocity oxy-fuel (HVOF) thermal spray coating process, which is known for its ability to produce dense and highly adhesive coatings with better mechanical properties than other thermal spray methods. Two different substrate materials were selected, a low alloy steel and higher alloy duplex stainless steel, to evaluate the performance and compatibility of the coating in various industrial applications. In order to obtain the expected coating thickness and microstructure, thermal spray process parameters such as spray distance, powder feed rate and gas flow rates were determined and the coating process was optimized, and the coating of the specimens was completed by optimizing the pre-coating preparations. The produced coatings were characterized using a variety of analytical techniques, including scanning electron microscopy, microhardness testing, wear testing, and corrosion testing. SEM analysis revealed a smooth and dense microstructure with minimal porosity and well-formed interface between the coating and the base materials. Microhardness measurements and subsequent wear and corrosion tests revealed higher hardness values and improved wear resistance compared to uncoated surfaces. According to these results, the coatings produced exhibited good adhesion strength and cohesive strength, providing better protection against corrosion, erosion and high temperature environments than uncoated surfaces.