Investigation of the Wear and Hardness Behaviour of Aluminium Alloy Coated Using the Powder Flame Spraying Method

Abstract

In this study, the wear behavior of aluminum alloy AL 5754 ( Etial 53) coated with powders of 10Al-Cu alloy (RotoTec® 19850) and 15Cr7Fe-Ni alloy (RotoTec® 19985) using powder flame spraying method has been investigated. To avoid thermal expansions between substrate and coating materials, Ni-Al RotoTec® 51000 was used as binding material. The wear test was performed on a pin-on-disc test apparatus. As an abrasive material, a SiC, 800 sandpaper was used. The wear tests of coated materials were carried out at room temperature and at 1.0m/s sliding speed with 0.35 and 0.70MPa pressures. To characterize coated specimens, they have been examined with optical microscope. As a result, it is found that the both coating materials have improved wear resistance.

Keywords

• Powder flame spraying, Coating, Wear.

Toz Alev Püskürtme Yöntemi Kullanılarak Kaplanan Alüminyum Alaşımının Aşınma ve Sertlik Davranışlarının İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada; alevle toz püskürtme yöntemi kullanılarak 10Al-Cu alaşımı (RotoTec® 19850) ve 15Cr7Fe-Ni alaşım (RotoTec® 19985) tozları ile kaplanan Al5754 (Etial 53) alüminyum alaşımının aşınma davranışları incelenmiştir. Ana malzeme ve kaplama malzemeleri arasında termal genleşmeleri önlemek için Ni-Al RotoTec® 51000 esaslı ara bağlayıcı malzeme olarak kullanılmıştır. Aşınma testleri pim-on-disk sisteminde gerçekleştirilmiştir. Karşı aşındırıcı olarak 800 gridlik SiC zımpara kullanılmıştır. Kaplamaların aşınma testleri oda sıcaklığında, 0.35 ve 0.70MPa basınç altında ve 1.0m/s kayma hızında yapılmıştır. Kaplama numunelerini karakterize etmek için optik mikroskop incelemeleri yapılmıştır. Deneyler sonucunda her iki kaplama malzemesinin de aşınma davranışını geliştirdiği belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Alevle toz püskürtme, Kaplama, Aşınma.

References

1. Çelik, E., Sarıkaya, Ö. 2004. The effect on residual stresses of porosity in plasma sprayed MgO-ZrO2 coatings for an internal combustions diesel engine, Materials Science and Engineering A379, 11–16.
2. Deshpande, S., Kulkarni, A., Sampath, S., Herman, H. 2004. Application of image analysis for characterization of porosity in thermal spray coatings and correlation with small angle neutron scattering, Surface & Coatings Technology. (187), 6-16.
3. Gomez-del Rio, T., Garrido, M.A., Fernandez, J.E., Cadenas, M., Rodriguez, J. 2008. Influence of the deposition techniques on the mechanical properties and microstructure of NiCrBSi coatings, Journal of Materials Processing Technology. (204), 304-312.
4. Kahraman, N., Gülenç, B. 2002. Abrasive wear behaviour of powder flame sprayed coatings on steel substrates, Materials and Design. (23), 721-725.
5. Kiper G., Mindivan H., Samur R., Kayalı E. S., Çimenoğlu H. 2004. “Alüminyum üzerine uygulanan yüksek karbonlu çelik kaplamanın aşınma davranışının incelenmesi”, 10. Denizli Malzeme Sempozyumu ve Sergisi, 14-16 Nisan 2004. Denizli, 84-87.
6. Kumar, S., Selvarajan, V., Padmanabhan, P.V.A., Sreekumar, K.P. 2006. Characterization and comparison between ball milled and plasma processed iron-aluminium thermal spray coatings, Surface & Coatings Technology. (201), 1267–1275.
7. Kuşoğlu, I. M., Çelik, E., Çetinel, H., Özdemir, I., Demirkurt, O., Önel, K. 2005. Wear behavior of flamesprayed Al2O3–TiO2 coatings on plain carbon steel substrates, Surface & Coatings Technology. (200), 1173 – 1177.
8. Nejat, Y. S., Muharrem, Y. 2005. Ni-Esaslı kaplamaların abrazif+erozif aşınma direncine ısıl püskürtme yönteminin ve WC ilavesinin etkisi, Mühendis ve Makine. 46 (541), 14-20.

9. Rodriguez, J., Martin, A., Fernandez, R., Fernandez, J.E. 2003. An experimental study of the wear performance of NiCrBSi thermal spray coatings, Wear. (255), 950–955.
10. Sainz, M.A., Osendi, M.I., Miranzo, P. 2008. Protective Si–Al–O–Y glass coatings on stainless steel in situ prepared by combustion flame spraying, Surface & Coatings Technology. (202), 1712–1717.
11. Salman, S., Vayvay, Ö. 1998. The thermal sprayed coatings applications in aero engines components, Fifth Combustion Symposium, İstanbul. 497-505.
12. Sarıkaya Ö. 2003. Al-%12Si malzemesi üzerine plazma püskürtme tekniği ile Al-Si+B4C kaplama, Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü.
13. Toma, D., Brandl, W., Marginean, G. 2001. Wear and corrosion behaviour of thermally spreyed cermet coatings, Surface and coating technology (138), 149158.
14. Torres, B., Campo, M., Urena, A., Rams, J. 2007. Thermal spray coatings of highly reinforced aluminium matrix composites with sol–gel silica coated SiC particles, Surface & Coatings Technology. (201), 7552– 7559.
15. Uyulgan, B., Dokumacı, E., Çelik, E., Kayatekin, I., Ak Azem, N.F., Özdemir, I., Toparli, M. 2007. Wear behaviour of thermal flame sprayed FeCr coatings on plain carbon steel substrate, Journal of Materials Processing Technology. (190), 204–210.
16. Yetgin, S. H., Küçükrendeci, İ. 2006. “Al2O3 kaplı numunelerde kaplama parametrelerinin etkilerinin incelenmesi”, 11. Denizli Malzeme Sempozyumu ve Sergisi, 19–21 Nisan 2006. Denizli, 359-362.