1010 Çeliği Üzerine Elektrosprey Yöntemi İle Kaplanan Nano-Alümina Kaplamaların Aşınma Davranışı

Genellikle AISI 1010 çeliği gibi %0, 2 den düşük karbona sahip çelik türleri yapı malzemesi olarak birçok endüstride levha ve profil gibi elemanlar da kullanılmaktadır. Metal malzemelerin korozyon ve aşınma hassasiyeti nedeni ile son yıllarda sert seramik malzemeler ile kaplanarak servis ömürlerinin uzatılması önem arz etmektedir. Bu kaplamalar sayesinde çizilme, aşınma vb., dirençleri arttırılarak daha uzun ömürlü kaplanmış çelik ürünlerin de üretilmesine olanak sağlanmaktadır. Bu çalışmada aşınma direncini arttırmak için altlık malzemesi olarak kullanılan AISI 1010 çeliğine elektro sprey biriktirme yöntemi (ESD) kullanılarak nano-alümina kaplama işlemi yapılmıştır. Kaplama işlemi sonrasında yaklaşık 1000 °C sıcaklıkta 3 saat sinterlenen nano-alümina kaplanmış çelik numuneler çizilme (scratch) testine tabi tutulmuştur. 2, 5, 7, 10 N yükler altında 3D yazıcıya monte edilen uçlarla yapılan çizilme testinde 7N yük altında gözle görülebilir bir deformasyona rastlanmamıştır. Bununla beraber yapılan farklı kaplama parametreleri sonucunda oluşan çizik derinlikleri değerlendirilerek optimum kaplama parametresi değerleri 25 kV 0,8 ml/dk. olarak tespit edilmiştir. 19.3 kV ve 0,5 ml/dk parametlerinde yapılan kaplama sonucunda sinterleme işlemi sırasında oluşan çatlaklar incelenmiştir ve bu kaplama parametrelerinde 1000 °C sıcaklığa 50 dk.’dan daha uzun bir süre çıkılabildiğinde, çatlakların önlenebileceği gözlemlenmiştir. Sonuç olarak, kaplama işlemine bağlı olarak kaplanmış çelik altlık numunesinde aşınma direncinin arttığı ve düşük parametreli kaplamalara oranla 4 kattan daha az aşınma derinliği oluştuğu tespit edilmiştir.

Generally, steel types with less than 0.2% carbon, such as AISI 1010 steel, are used as structural materials in many industries, such as plates and profiles. Due to the corrosion and wear susceptibility of metal materials, it is important to extend their service life by coating them with hard ceramic materials in recent years. Thanks to these coatings, it is possible to produce coated steel products with a longer life by increasing their resistance to scratches, abrasion, etc. In this study, nano-alumina coating process was performed on AISI 1010 steel, which is used as a substrate to increase wear resistance, by using electro-spray deposition method (ESD). After the coating process, nano-alumina coated steel samples, which were sintered for 3 hours at a temperature of approximately 1000 °C, were subjected to the scratch test. In the scratch test performed with the tips attached to the 3D printer under 2, 5, 7, 10 N loads, no visible deformation was observed under 7N load. In addition, the scratch depths formed as a result of the different coating parameters were evaluated and the optimum coating parameter values were determined as 25 kV 0.8 ml/min. Cracks formed during the sintering process as a result of coating at 19.3 kV and 0.5 ml/min parameters were investigated and it was observed that cracks can be prevented when the temperature of 1000 °C can be maintained for more than 50 minutes in these coating parameters. As a result, it was determined that the wear resistance of the coated steel substrate increased due to the coating process and the wear depth was 4 times less than the low parameter coatings.