Plazma Püskürtme ile Üretilmiş Beyaz ve Gri Al2O3 Kaplamaların Mekanik Özellikleri

Öz

Paslanmaz çelikler yüksek korozyon direnci, paslanmaz özelliklerinden dolayı endüstride geniş bir kullanım alanı bulmaktadır. Bu üstün özelliklerinin yanında yüksek sıcaklığın söz konusu olduğu agresif ortamlarda oksidasyon en büyük dezavantajları olup, paslanmaz çeliklerin servis ömürlerinin iyileştirilebilmesi için kaplama üretimi araştırmacıların ilgi odağı haline gelmiştir. Bu çalışmada plazma püskürtme yöntemi ile gri alümina ve beyaz alümina kullanılarak AISI 304 L paslanmaz çelik yüzeyleri kaplanmıştır. Kaplanmış AISI 304 L paslanmaz çeliğin mikroyapı özellikleri ve tabaka kalınlıkları ölçümü Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Kaplama yüzeyleri pürüzlülük değerleri ölçülerek, kaplama tabakası sertlikleri ise mikrosertlik cihazı yardımıyla 20 gr yük altında gerçekleştirilmiştir. Kaplama tabakasının düz ve pürüzsüz yapıya sahip olduğu ve matris kaplama geçiş tabakasının düz bir yapıda olduğu görülmüştür. Tabaka kalınlığının gri alümina ile kaplamada 216.7 µm iken beyaz alümina ile kaplamada ise 116.7 µm olarak tespit edilmiştir. Yüzey sertliğinin ise gri alümina ile kaplamada yaklaşık 5.5 kat, beyaz alümina ile kaplamada ise 7 kata kadar arttığı tespit edilmiştir. Kaplama ile beraber malzemenin aşınma hızlarında ve sürtünme katsayılarında düşüş tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• AISI 304 L
• Plazma püskürtme
• Gri alümina
• Beyaz alümina

Mechanical Properties of White and Grey Al2O3 Coatings Fabricated by Plasma Spray

Abstract

Stainless steels find wide usage in the industry due to their high corrosion resistance and stainless properties. In addition to these superior features, poor oxidation resistance in aggressive environment is the biggest disadvantage and it has recently become the focus of researchers to increase the surface hardness in order to improve the service life of stainless steels. In this study, the AISI 304 L stainless steel surface was coated with the gray method using gray alumina and white alumina. Microstructure properties and layer thickness measurement of coated AISI 304 L stainless steels were examined by scanning electron microscope (SEM). Coating surfaces were measured by roughness values and coating layer hardnesses were carried out under a 20-gr load with the aid of a microhardness device. It has been found that the coating layer has a flat and smooth structure and the matrix coating transition layer has a flat structure. Layer thickness was 216.7 µm in coating with gray alumina and 116.7 µm in coating with white alumina. It was determined that surface hardness increased approximately 5.5 times in coating with gray Al2O3 and up to 7 times in coating with white alumina. The wear rates and friction coefficient of substrate material were decreased due to coating application with the white and grey alumina

Keywords

• AISI 304 L
• Plasma spraying
• Gray alumina
• White alumina

References

1. Chráska P., Dubsky J., Neufuss K., Písacka, J., Alümina-base plasma-sprayed materials part I: Phase stability of Alümina and Alümina-chromia. Journal of Thermal Spray Technology, 6(3), 320-326, 1997.
2. Gill B.J., Tucker R.C., Plasma spray coating processes. Materials Science and Technology, 2(3), 207-213, 1986.
3. Liu R., Li D.Y., Modification of Archard’s equation by taking account of elastic/pseudoelastic properties of materials. Wear, 251(1-12), 956-964, 2001.
4. Sarikaya O., Effect of some parameters on microstructure and hardness of Alumina coatings prepared by the air plasma spraying process. Surface and Coatings Technology, 190, 388-393, 2005(a).
5. Sarikaya O., Effect of the substrate temperature on properties of plasma sprayed Al2O3 coatings. Materials & Design, 26, 53-57, 2005(b).
6. Smith D.L., Thin-film deposition: principles and practice. New York: McGraw-Hill; 1995.
7. Taktak S., Some mechanical properties of borided AISI H13 and 304 steels. Materials & Design, 28, 1836-1843, 2007.
8. Toma F.L., Stahr C., Berger L.M., Saaro S., Herrmann M., Deska D., Michael G., Corrosion resistance of APS and HVOF sprayed coatings in the Al2O3-TiO2 system. Fraunhofer IWS, 19, 2010.

9. Gao Y., Xu X., Yan Z., Xin A., High hardness Alümina coatings prepared by low power plasma spraying. Suarface &Coatings Technology, 154, 189-193, 2002.