17022

15074

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1400

هفده، 109ص. :مصور، جدول، نمودار

مسعود عطاپور، حميدرضا سليمي جزي

مهران نحوي، علي اشرفي

1400/10/26

كتابنامه

مهندسي مواد

مهندسي مواد

1400/10/26

2799234

در اين پژوهش، دو نوع پوشش كامپوزيتي WC-10Co4Cr و Cr3C2-Ni20Cr بر روي سطح زيرلايه فولاد ساده كربني (St37) به روش پاشش حرارتي HVOF اعمال شد. به منظور تعيين فازهاي ايجاد شده در طي فرايند پوشش‌دهي از پراش اشعه ايكس (XRD) استفاده شد و مشخصه‌يابي پوشش‌ها و بررسي ريزساختار آن‌ها توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) صورت گرفت. با توجه به الگوي پراش پرتو ايكس نمونه‌هاي پوشش داده شده مشخص شد كه در پوشش كامپوزيتي كاربيد تنگستن تنها پيك‌هاي مربوط به پوشش وجود دارند و فاز W2C تشكيل نشده است. در پوشش كاربيد كروم نيز علاوه بر پيك‌هاي مربوط به پوشش، يكسري فازهاي كاربيدي Cr7C3 و Cr23C6 نيز تشكيل شده‌اند كه نقش بسزايي در افزايش مقاومت به خوردگي و همچنين مقاومت به خوردگي داغ دارند. همچنين ميزان تخلخل و ضخامت پوشش‌ها نيز با استفاده از تصاوير SEM تعيين گرديد. علاوه بر اين، با استفاده از آزمون ريزسختي سنجي، ميزان سختي پوشش‌ها از سطح مقطع نمونه‌ها اندازه‌گيري شد. پوشش Cr3C2-Ni20Cr به دليل ميزان تخلخل كمتر، از چسبندگي و سختي بالاتري نسبت به پوشش WC-10Co4Cr برخوردار است. آزمون خوردگي داغ نمونه‌هاي پوشش داده شده در دو حالت بدون حضور فلاكس و در حضور آن در كوره با دماي 1250 درجه سانتي‌گراد و در مدت زمان هاي 2 و 6 ساعت انجام شد. سپس نمونه‌ها از سطح و همچنين از مقطع عرضي توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفتند. همچنين از آزمون طيف سنج انرژي پرتو ايكس (EDS) جهت شناسايي و توزيع عناصر در سرتاسر نمونه پس از خوردگي داغ استفاده شد. پوشش كاربيد كروم داراي مقاومت به خوردگي داغ بالاتري نسبت به كاربيد تنگستن در هر دو حالت بدون و با حضور فلاكس دارد. با افزايش مدت زمان خوردگي داغ از 2 به 6 ساعت، در هر دو پوشش محصولات خوردگي بيشتري تشكيل شده كه باعث تخريب بيشتر پوشش و حتي زيرلايه شده است. اما پوشش كاربيد كروم نسبت به كاربيد تنگستن كمترين آسيب را ديده است كه نشان مي‌دهد مقاومت به خوردگي داغ فوق العاده بالاتري دارد. با توجه به الگوي پراش پوشش كاربيد كروم پس از خوردگي داغ مشخص شد كه بيشترين فازهاي تشكيل شده در محصولات خوردگي، اكسيد كروم (Cr2O3) و يا نيكل كروميت (NiCr2O4) مي‌باشند كه نقش بسزايي در افزايش مقاومت در برابر خوردگي داغ ايفا مي‌كنند. اما فازهاي تشكيل شده در پوشش كاربيد تنگستن پس از خوردگي داغ عمدتا اكسيد آهن (Fe2O3) به همراه مقدار جزئي CoCr2O4 مي‌باشند كه مقاومت كمتري در برابر حرارت دارند و خوردگي داغ بيشتر اتفاق مي‌افتد. خوردگي الكتروشيمايي پوشش‌ها در محلول 5/3 درصد كلريد سديم در دماي محيط (25 درجه سانتي‌گراد) صورت گرفت و رفتار پوشش‌ها با يكديگر و زيرلايه مقايسه شد. سطح پوشش‌ها پس از خوردگي نيز توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. دانسيته جريان خوردگي كمتر و پتانسيل خوردگي بالاتر پوشش كاربيد كروم نسبت به زيرلايه و پوشش كاربيد تنگستن، نشان داد كه مقاومت در برابر خوردگي پوشش كاربيد كروم به شدت بالاتر مي‌باشد. دليل اين امر مي‌تواند ناشي از تخلخل كمتر پوشش باشد بطوريكه الكتروليت به درون پوشش كمتر نفوذ كرده و مقاومت به خوردگي را افزايش داده است.

In this study, two types of composite coatings WC-10Co4Cr and Cr3C2-Ni20Cr were applied on the surface of carbon steel substrate (St37) by HVOF thermal spraying method. In order to determine the phases created during the coating process, X-ray diffraction (XRD) was used and the coatings were characterized and their microstructure was examined by scanning electron microscopy (SEM). According to the X-ray diffraction pattern of the coated samples, it was found that in the tungsten carbide composite coating, there are only peaks related to the coating and the W2C phase is not formed. In chromium carbide coating, in addition to the coating peaks, a series of Cr7C3 and Cr23C6 carbide phases are also formed, which play an important role in increasing corrosion resistance as well as hot corrosion resistance. Also, the porosity and thickness of the coatings were determined using SEM images. In addition, the hardness of the coatings was measured from the cross section of the specimens using a microhardness test. Cr3C2-Ni20Cr coating has higher adhesion and hardness than WC-10Co4Cr coating due to its lower porosity. Hot corrosion test of coated samples was performed in two cases without the presence of flux and in its presence in the furnace at 1250 ° C for 2 and 6 hours. then Samples from the surface as well as from the cross section were examined by scanning electron microscopy. Also, X-ray energy spectrometer test (EDS) was used to identify and distribute the elements throughout the sample after hot corrosion. Chrome carbide coating has a higher heat corrosion resistance than tungsten carbide in both without and with flux. By increasing the hot corrosion time from 2 to 6 hours, more corrosion products are formed in both coatings, which causes more damage to the coating and even the substrate. But the chromium carbide coating has the least damage compared to tungsten carbide, which shows that it has extremely high hot corrosion resistance. According to the diffraction pattern of chromium carbide coating after hot corrosion, it was found that most of the phases formed in corrosion products are chromium oxide (Cr2O3) or nickel chromite (NiCr2O4), which play an important role in increasing the resistance to hot corrosion. but the phases formed in the tungsten carbide coating after hot corrosion are mainly iron oxide (Fe2O3) with a small amount of CoCr2O4, which are less resistant to heat and hot corrosion is more common. Electrochemical corrosion of the coatings was performed in 3.5 % sodium chloride solution at environment temperature (25°C) and the behavior of the coatings was compared with each other and with the substrate. The surface of the coatings after corrosion was also examined by scanning electron microscopy. Lower corrosion current density and higher corrosion potential of chromium carbide coating compared to tungsten carbide substrate showed that the corrosion resistance of chromium carbide coating is much higher. This may be due to the lower porosity of the coating as the electrolyte penetrates less into the coating and increases corrosion resistance.

مسعود عطاپور، حميدرضا سليمي جزي

مهران نحوي، علي اشرفي