Plasma Transferred Arc (PTA) coatings are widely used for the surface modification of metals due to their ability to achieve high coating thickness, low thermal stress, and high energy density. This technique is commonly applied to glass and ceramic molds, automotive valves, petrochemical vanes, lamination cylinders, as well as plastic extrusion molds and screws. In plastic injection machine screws, high hardness and wear resistance are essential for durability. To achieve these properties, the steels used in plastic injection screws are first hardfaced on the thread crests using the PTA coating method and then nitrided. In this study, 1.8550 and 1.8519 steels, commonly used in plastic injection screw manufacturing, were coated with two different powders: FeCrBSi with a nickel (Ni) balance, either with or without tungsten (W) addition. The tribological properties of the coated samples were evaluated through ball-on-disc wear tests. The samples were characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS), and optical microscopy. The depth and width of wear tracks were measured using a profilometer. Results indicated that increasing W content leads to a higher coefficient of friction, but the best wear performance was observed with W-containing coatings. The optimal combination was found to be the 1.8550 steel substrate paired with the FeCrBSi-W coating, which demonstrated a 5% higher coefficient of friction but a 47% lower specific wear rate compared to the non-W coating.
Plazma Transfer Ark (PTA) kaplamaları, yüksek kaplama kalınlığı, düşük termal gerilim ve yüksek enerji yoğunluğu sağladıkları için metallerin yüzey modifikasyonunda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu teknik, cam ve seramik kalıplar, otomotiv valfleri, petrokimyasal kanatlar, lamine silindirler ve plastik ekstrüzyon kalıpları ve vidalarına uygulanmaktadır. Plastik enjeksiyon makinesi vidalarında yüksek sertlik ve aşınma direnci, dayanıklılık için kritik öneme sahiptir. Bu özelliklerin elde edilmesi için plastik enjeksiyon vidalarında kullanılan çeliklerin diş tepeleri önce PTA yöntemiyle sert dolgu kaplama ile kaplanır, ardından nitrürleme işlemi uygulanır. Bu çalışmada, plastik enjeksiyon vidaları üretiminde kullanılan 1.8550 ve 1.8519 çelikleri, nikel (Ni) esaslı ve tungsten (W) katkılı veya katkısız FeCrBSi tozları ile kaplanmıştır. Kaplanmış numunelerin tribolojik özellikleri bilye-disk aşınma testleriyle değerlendirilmiştir. Numuneler, X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), enerji dağılımlı spektroskopi (EDS) ve optik mikroskop analizleri ile karakterize edilmiştir. Aşınma izlerinin derinliği ve genişliği bir profilometre kullanılarak ölçülmüştür.Sonuçlar, artan W içeriğinin sürtünme katsayısını artırdığını, ancak en iyi aşınma performansının W içeren kaplamalarla elde edildiğini göstermiştir. En uygun kombinasyon, %5 daha yüksek sürtünme katsayısına rağmen %47 daha düşük spesifik aşınma oranı gösteren FeCrBSi-W kaplamalı 1.8550 çelik altlık olmuştur.
Birincil Dil | İngilizce |
---|---|
Konular | Malzeme Tasarım ve Davranışları |
Bölüm | Araştırma Makaleleri |
Yazarlar | |
Erken Görünüm Tarihi | 15 Ağustos 2025 |
Yayımlanma Tarihi | 22 Ağustos 2025 |
Gönderilme Tarihi | 13 Eylül 2024 |
Kabul Tarihi | 21 Nisan 2025 |
Yayımlandığı Sayı | Yıl 2025 Cilt: 33 Sayı: 2 |