ارزيابي شاخص بلورينگي و خواص فيزيكي- مكانيكي پوشش هاي پاشش حرارتي خود گداز بر پايه كبالت

Evaluation of the Crystallinity-Index and Physical-Mechanical Properties of Co-based Self-Fluxing Thermal Spray Coatings

در اين مقاله پژوهشي شاخص بلورينگي و خواص فيزيكي - مكانيكي پوشش هاي پاشش حرارتي از پودر خودگداز Stellite® SF6 پايه كبالت كه توسط فرآيندهاي پاشش پلاسمايي (APS) و شعله اي پرشتاب (HVOF) بر زير لايه هاي فولاد ساده كربني اعمال شده مورد ارزيابي قرار گرفته است. از روش هاي نوين مشخصه يابي مانند پراش پرتو ايكس (XRD)، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) و عبوري (TEM) و همچنين آزمون آناليز حرارتي از نوع كالريمتري روبشي تفريقي (DSC) به منظور مطالعه ريزساختار و تغيير و تحولات فازي در حين فرآيندهاي پاشش حرارتي بهره گرفته شده است. بررسي-هاي آناليز فازي نشان داد كه فاز غالب در پوشش هاي پاشش حرارتي محلول جامد -Co? با ساختار مكعبي با وجوه مركزدار ((FCC است كه به همرا آن فاز آمورف نيز در زمينه ساختار بلوري در نتيجه انجماد سريع ذرات پودر در حين برخورد به سطح زير لايه بوجود آمده است. شاخص بلورينگي براي پوشش-هاي APS و HVOF به ترتيب 75% و 80% محاسبه شد. وجود فاز آمورف در زمينه پوشش ها، منجر به افزايش سختي آن ها شده است. ميانگين ريز سختي براي پوشش هاي HVOF حدود 800 و براي پوشش هاي APS حدود 500 بر اساس معيار ويكرز برآورد شده است. همچنين درصد تخلخل در پوشش-هاي HVOF 11/0±12/2 و در پوشش هاي APS 73/0±52/5 بدست آمد. نتايج آزمون استحكام چسبندگي نشان داد كه در پوشش هاي APS شكست به صورت چسبنده و در فصل مشترك پوشش با زيرلايه و در پوشش هاي HVOF شكست در داخل چسب و يا در فصل مشترك چسب و پوشش به وقوع پيوسته است

In this research paper the crystallinity-index and physical-mechanical properties of Co-based self-fluxing thermal spray coatings produced using APS and HVOF on low-carbon steel substrates were investigated. Advanced characterization methods such as XRD, SEM and TEM as well as DSC thermal analysis were used to evaluate the evolution of phase transformation during thermal spraying processes. The phase analysis results show that the main phase of the thermal spray coatings was ?-Co solid solution with FCC crystal structure as well as amorphous phase that produced during rapid solidification of particles over the course of flying on impacting to the substrate. The Crystallinity-index for APS and HVOF coatings was computed around 75% and 80% respectively. The existence of amorphous phase in the matrix was yielded to increase the hardness of the coatings. The average microhardness was estimated around 800 and 500 Vickers for HVOF and APS coatings respectively. In addition the porosity content percentage was calculated about 2.12±0.11 for HVOF and 5.52±0.73 for APS coatings. The adhesion strength test showed that for the APS coating fracture was happened in the interface of the coating / substrate in the form of adhesive, however, for HVOF coating fracture was occurred in glue or the interface of the glue / substrate.