ارزيابي ريزساختار و مقاومت به سايش و خوردگي اينكونل 625 روكش كاري‌شده بر زيرلايه مسي

Evaluation of Microstructure, Wear and Corrosion Resistance of Inconell 625 Clad Layer on Copper Substrate

بهبود خواص سطحي مس مانند مقاومت به سايش و خوردگي موجب افزايش كاربرد اين فلز در صنايع مختلف مي‌گردد. به همين منظور، در اين پژوهش آلياژ اينكونل 625 به روش جوشكاري قوس تنگستن-گاز روي مس پوشش داده شد. بررسي‌هاي فازي و رفتار انجمادي روكش به كمك آزمون پراش اشعه ايكس (XRD)، ميكروسكوپ نوري(OM)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و آناليز طيف نگار تفكيك انرژي (EDS) نشان داد كه ساختار روكش ايجاد شده شامل فاز زمينه γ به همراه محصولات ثانويه انجمادي غني از نيوبيوم مي‌باشد. با توجه به حلاليت كامل نيكل و مس در حالت جامد، مشاهده شد كه منطقه ايجاد شده بين روكش و زيرلايه داراي تركيب شيميايي Cu- 24.26 Ni-9.31 Cr-5.77 Mo و عاري از عيوب متالورژيكي است. ميكروسختي زيرلايه و روكش در نزديكي سطح به ترتيب 50 و 338 ويكرز اندازه‌گيري شد. به منظور بررسي رفتار سايشي روكش و زيرلايه از آزمون گوي بر ديسك در دماي محيط استفاده شد و سطوح سايش به كمك تصاوير SEM و آناليز EDS مورد مطالعه قرار گرفت. روكش­كاري انجام شده موجب افزايش مقاومت به سايش در حدود 85% گرديد كه اين افزايش را مي­توان به علت تغيير مكانيزم سايش از سايش -ورقه­اي در مس به سايش اكسيداسيوني در روكش اينكونل 625 دانست. لايه­ي اكسيدي تشكيل شده از جفت سايشي علاوه بر كاهش نرخ سايش، موجب كاهش دامنه اصطكاك از حدود 1/5- 0/2 به 0/8- 0/3 نيز گرديد. اثر حضور روكش بر مقاومت به خوردگي زيرلايه نيز به كمك آزمون پلاريزاسيون بررسي شد. نتايج حاكي از افزايش قابل توجه مقاومت خوردگي مس در حضور اين روكش داشت و جريان خوردگي از nA/cm2 239 به nA/cm0/227 كاهش يافت.

Improvement of copper surface properties, such as wear resistance and corrosion resistance, increases the application of this metal in various industries .For this purpose, Inconnell 625 alloy was coated with Gas Tangsten Arc Welding (GTAW) on copper. Phase analysis and solidification behavior of coating were performed using X-ray diffraction (XRD), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The results showed that the coating structure contains the γ phase, with the secondary products of niobium-rich. Due to the full solubility of nickel and copper in solid state, it was observed that the region created between the coating and the substrate has a chemical composition of Cu-24.26 Ni-9.31 Cr-5.77 Mo and is free from metallurgical defects. The microhardness of sunstrate and coating was measured 50 and 338 vickers, respectively. In order to investigate the wear behavior of the coating and the substrate, the pin on disk test was used at ambient temperature. The wear surfaces produced at ambient tempreture characterised at micro-scale level using SEM and EDS. The presence of coating increased wear resistance of about 85%, which can be attributed to the change in the wear mechanism from delamination wear (related to copper) to oxidation wear (related to inconell 625). The oxide layer formed from the wear pair, in addition to reducing the wear rate, reduced the friction range from about 0.2 - 1.5 (related to copper) to 0.3 - 0.8 (for inconell 625). The study corrosion property of coating and substrate was also done by polarization test. The results showed a significant increase corrosion resistance of copper in the presence of this coating and corrosion current decreased from 239 nA/cm2 to 0.27 nA/cm2.