مشخصه‌یابی پوشش‌های WC-%XCo-%XCr اعمال شده به روش HP/HVOF بر روی فولاد زنگنزن 316 و بررسی رفتار آن‌ها در حمام مذاب روی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 استاد، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

در این پژوهش تأثیر درصد کبالت بر خواص پوشش کاربید تنگستن- کبالت و رفتار آن در مذاب روی مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور ترکیبات مختلف پودر کاربید تنگستن (WC-12Co، WC-17Co و WC-10Co-4Cr) به روش HP/HVOF بر روی فولاد زنگ‌نزن 316 پوشش داده شد. جهت تعیین فازهای تولید شده در طی فرایند پوشش‌دهی، ضخامت، تخلخل و سختی پوشش از پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و دستگاه میکروسختی‌سنج استفاده گردید. نتایج بدست آمده از آزمون XRD حاکی از ناچیز بودن حضور فازهای ترد W2C و Co6W6C در پوشش است، که بیانگر میزان دکربوره شدن بسیار پایین فاز کاربید تنگستن می‌باشد. پوشش WC-10Co-4Cr با سختی 1280 ویکرز بالاترین سختی را در بین پوشش‌های مورد مطالعه از خود نشان داد. آزمون سایش گلوله بر روی دیسک در دمای 450 درجه سانتی‌گراد انجام گرفت و سپس سطوح سایش توسط میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. پوشش WC-10Co-4Cr مقاومت به سایش بالاتری را از خود نشان داد و این در حالیست که مکانیزم سایش در این پوشش‌ها عموماً از نوع سایش چسبان می‌باشد. به منظور بررسی رفتار پوشش‌ها و آنالیز فازهای تولیدی در حین غوطه‌وری در روی مذاب از میکروسکوپ الکترونی و آزمون طیفسنج انرژی استفاده شد. بر خلاف پوشش WC-17Co در سطح مقطع پوشش‌های WC-12Co و WC-10Co-4Cr ترک‌هایی مشاهده می‌شود که نفوذ آلومینیوم به داخل این ترک‌ها منجر به تخریب این دو پوشش شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] X. Fang, Y. Wang, Y. Zhang, S. Feng, J. Du, D. Liu, S. Cai, Improving the corrosion resistance of Fe-21Cr-9Mn alloy in liquid zinc by heat treatment, Corrosion Science, 111(2016), 362-369.‏

[2] A. Chakraborty, A. Mondal, S. Agnihotri, R. Pais, M. Dutta, Investigation of a surface defect and its elimination in automotive grade galvannealed steels, Engineering Failure Analysis, 66(2016), 455-467.‏

[3] H. Saini, D. Kumar, V. N. Shukla, Hot corrosion behaviour of nanostructured cermet based coatings deposited by different thermal spray techniques: a review, Materials Today: Proceedings, 4(2017), 541-545.‏

[4] S. Houdkova, Z. Cesanek, E. Smazalova, F. Lukac, The High-Temperature Wear and Oxidation Behavior of CrC-Based HVOF Coatings, Journal of Thermal Spray Technology, 27(2018), 179-195.‏

[5] J. Yuan, C. Ma, S. Yang, Z. Yu, H. Li, Improving the wear resistance of HVOF sprayed WC-Co coatings by adding submicron-sized WC particles at the splats' interfaces, Surface and Coatings Technology, 285(2016), 17-23.‏

[6] H. Saito, A. Iwabuchi, effects of Co content and WC grain size on wear of WC cemented carbide, Wear, 261(2006), 126-132.

[7] P. H. Shipway, D. G. Cartney, Sliding wear behavior of Conventional and nanostructured HVOF sprayed WC-Co coatings, Wear, 259(2005), 820-827.

[8] H. J. Kim, Y. G. Kweon, R.W. Chang, Wear and erosion behavior of plasma sprayed WC-Co coatings", Journal of Thermal Spray Technology, 3(1994), 169-177.

[9] C. Allen, J. Mackowiak, The application of the inert-marker technique to solid/solid and solid/liquid iron/zinc couples, J. Inst. Me. T, 91(1963), 369–372.

[10] A. R. Ghuman, J. Goldstein, Reaction mechanisms for the coatings formed during the hot dipping of iron in 0 to 10 pct aluminum-zinc baths at 450 to 700 deg, J. Metall. Trans, 2(1971), 2903–2914.

[11] T. Kazumi, Durability of Sprayed WC/Co Coatings Al-added Zinc Bath, Surface and Coatings Technology, 34(1994), 822-828.

[12] J. Zhang, D. Chunming, L. Min, MoB–CoCr as alternatives to WC–12Co for stainless steel protective coating and its corrosion behavior in molten zinc, Surface and Coatings Technology, 235(2013), 811–818.

[13] N. Vashishtha, R. K. Khatirkar, S. G. Sapate, Tribological behaviour of HVOF sprayed WC-12Co, WC-10Co-4Cr and Cr3C2− 25NiCr coatings, Tribology International, 105(2017), 55-68.‏

[14] X. T. Luo, G. M. Smith, Y. Wang, E. Gildersleeve, S. Sampath, C. J. Li, Cracking induced tribological behavior changes for the HVOF WC-12Co cermet coatings, Ceramics International, 45(2019), 4718-4728.‏

[15] V. Katranidis, S. Kamnis, B. Allcock, S. Gu, Effects and Interplays of Spray Angle and Stand-off Distance on the Sliding Wear Behavior of HVOF WC-17Co Coatings, Journal of Thermal Spray Technology, 28(2019), 514-534.‏

[16] Y. Liu, W. Liu, Y. Ma, S. Meng, C. Liu, L. Long, S. Tang, A comparative study on wear and corrosion behaviour of HVOF-and HVAF-sprayed WC–10Co–4Cr coatings, Surface Engineering, 33(2017), 63-71.‏

[17] M. S. Lamana, A. G. Pukasiewicz, S. Sampath, Influence of cobalt content and HVOF deposition process on the cavitation erosion resistance of WC-Co coatings, Wear, 398(2018), 209-219.‏

[18] H. Chen, G. Guoqing, Characteristics of nano particles and their effect on the formation of nanostructures in air plasma spraying WC-17Co coating, Surface and Coatings Technology, 203(2009), 1785-1789.

[19] I. Pawlowski, The science and engineering of thermal spray coatings, Second edition. John Wily, England, 2008.

[20] G. Bolelli, L. Lusvarghia, HVOF-sprayed WC-Co-Cr coatings on Al alloy: Effect of the coating thickness on the tribological properties, Wear, 267(2009), 944-953.

[21] C. Verdon, A. Karimi, J. L. Martin, A study of high velocity oxy-fuel thermally sprayed tungsten carbide based coatings. Part 1: Microstructures, Materials Science and Engineering A, 46(1998), 11-24.

[22] Y. C. Zhu, C. X. Ding, K. Yukimura, T. Dannyxiao, and P. R. Stutt, Deposition and characterization of nanostructured WC-Co coating, Ceramics International, 27(2001), 669-674.