Farklı bor kimyasalları ile borlanmış Inconel 625 alaşımının karakterizasyonu

Yıl 2017, Cilt: 23 Sayı: 4, 411 - 416, 18.08.2017

Ali Günen Erdoğan Kanca

Öz

Bu
çalışmada, nikel bazlı süper alaşımlar içerisinde endüstride yaygın olarak kullanılan
Inconel 625 alaşımı 3 farklı borlama tozu ile borlanmıştır. Kullanılan borlama
tozları, %90 elementel nano bor tozu + %10 NaBF₄ (NB), %90 nano
hegzagonal bor nitrür tozu + %10 NaBF₄ (h-NBN) ve mikron boyutundaki
ticari EKabor 2 tozlarıdır. Borlama işlemi 1000° C’de 3 sa. süre ile
gerçekleştirilmiştir. Borlama işleminin ardından numuneler optik mikroskop,
mikrosertlik testi ve XRD analizlerine tabi tutulmuştur. Bu çalışmalarda,
farklı kimyasal toz içeriklerinin kaplama tabakası özelikleri ve faz
oluşumlarına etkisi incelenmiştir. Yapılan incelemeler neticesinde kimyasal toz
bileşenlerine bağlı olarak borür, silisid ve nitrür tabakalar elde edildiği
gözlenmiştir. Nano bor tozu ile daha yüksek bor içerikli borür fazlarının elde
edilmiş olması borlama tozlarının saflık derecesinin oluşacak fazların türü
üzerinde etkili olduğunu göstermiştir. Bu çalışmada, Ni esaslı süper
alaşımlarda istenmeyen silisid tabakası oluşumu, borlama tozlarının kimyasal
içeriği değiştirilerek engellenmiştir. Ayrıca, hem Ni-esaslı alaşımlarda
kullanılan ticari EKabor-Ni borlama tozuna alternatif olarak nano bor ve nano
hegzagonal bor nitrür tozları geliştirilmiş hem de geliştirilen bu tozlarla
ticari bor tozlarına göre (Ekabor 2, Ekabor-Ni ve B₄C) daha kalın
kaplama tabakaları elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Bor kimyasalları, Inconel 625, Mikroyapı, XRD

Kaynakça

• Ueda N, Mizukoshi T, Demizu K, Sone T, Ikenaga A, Kawamoto M. “Boriding of nickel by the powder-pack method”. Surface Coating Technology, 126, (1), 25-30, 2000.
• Lou DC, Solberg JK, Akselsen OM, Dahl N. “Microstructure and property investigation of paste boronized pure nickel and Nimonic 90 superalloy”. Materials Chemical Physics, 115(1), 239-244, 2009.
• Petrova RS, Suwattanont N, Pallegar KK, Vangaveti R. “Boron coating to combat corrosion and oxidation”. Corrosion Reviews, 25, 555-569, 2007.
• Zhao S, Xie X, Smith GD. “The oxidation behavior of the new nickel-based superalloy Inconel 740 with and without Na2SO4 deposit”. Surface Coating Technology, 185(2-3), 178-183, 2004.
• Makuch N, Kulka M. “Microstructural characterization and some mechanical properties of gas-borided Inconel 600-alloy”. Applied Surface Science, 314, 1007-1018, 2014.
• Aw PK, Batchelor AW, Loh NL. “Structure and tribological properties of plasma nitrided surface films on Inconel 718”. Surface Coating Technology, 89(1-2), 70-76, 1997.
• Sun Y. “Kinetics of layer growth during plasma nitriding of nickel based alloy Inconel 600”. Journal of Alloys and Compouds, 351(1-2), 241-247, 2003.
• Kost M, Rudnicki J, Wierzchon T. “Glow discharge treatment of Inconel 625 for glass fibreizing spinner discs”. Journal of Material Design and Application, 222(4), 241-243, 2008.
• Günen A, Kanca E, Demir M, Er Y, Sağlam G, Gök MS. “Micro-abrasion wear behavior of fast borided steel tooth drill bits”. Tribology Transactions, 60(2), 267-275, 2017.
• Uslu İ, Cömert H, İpek M, Özdemir Ö, Bindal C. “Evaluation of borides formed on AISI P20 steel”. Materials and Design, 28(1), 55-61, 2007.
• Bayca SU, Şahin S. “Borlama”. Mühendis ve Makine, 532, 51-59, 2004.
• Günen A, Çarboğa C, Kurt B, Orhan N. “Borlama işleminde kullanılan bor tozu tane boyutunun kaplama tabakası üzerine etkisi”. Nevşehir Üniversitesi. Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 2(1) 12-19, 2013.
• Sinha AK. Boronizing, ASM Handbook, Heat Treatment section 4: OH, USA, 1991.
• Wierzcho´n T., Boenig H.V. (Editor). Advances in Low-temperature Plasma Chemistry, Technology, Applications, Vol. 2, Lancaster-Besel, USA, Technomic Publishing Company Inc, 1988.
• Venkataraman B, Sundararajan G. “The high speed sliding wear behaviour of boronized medium carbon steel”. Surface Coating Technology, 73(3), 177-184, 1995.
• Hunger HJ, Trute G. “Boronizing to produce wear-resistant surface layers”. Heat Treatment of Metals, 21(2), 31-39, 1994.
• Kaouka A, Allaoui O, Keddam M. “Properties of boride layer on borided SAE1035 steel by molten salt”. Applied Mechanical Materials, 467, 116-121, 2014.
• Kartal G, Timur S, Sista V, Eryilmaz OL, Erdemir A. “The growth of singleFe2B phase on low carbon steel via phase homogenization in electro-chemical boriding (PHEB)”. Surface Coating Technology, 206(7), 2005-2011, 2011.
• İpek M, Çelebi G, Özbek İ, Zeytin S, Bindal C. “Investigation of boronizing kinetics of AISI 51100 steel”. Journal Materials Engineering Performance, 21(5), 733-738, 2012.
• Campos-Silva I, Flores-Jiménez M, Rodríguez-Castro G, Hernández-Sánchez E, Martínez-Trinidad J, Tadeo-Rosas R. “Improved fracture toughness of boride coating developed with a diffusion annealing process”. Surface Coating Technology, 237, 429-439, 2013.
• Kulka M, Makuch N, Pertek A, Piasecki A. “An alternative method of gas boriding applied to the formation of borocarburized layer”. Materials Characterizations, 72, 59-67, 2012.
• Wang B, Jin X, Xue W, Wu Z, Du J, Wu J. “High temperature tribological behaviors of plasma electrolytic borocarburized Q235 low-carbon steel”. Surface Coating Technology, 232, 142-149, 2013.
• Özdemir Ö, Omar MA, Usta M, Zeytin S, Bindal C, Üçışık AH. “An investigation on boriding kinetics of AISI 316 stainless steel”. Vacuum, 83(1), 175-179, 2009.
• Güneş İ, Keddam M, Chegroune R, Özçatal M. “Growth kinetics of boride layers formed on 99.0% purity nickel”. Bulletin Materials Science, 38 (4), 1113-1118, 2015.
• Dong Mua B, Yanga C, Shena B, Jiangc H. “Oxidation resistance of borided pure cobalt”. Journal of Alloys and Compounds, 479 (1-2), 629–633, 2009.
• Hausner HH. Coating of High Temperature Materials. New York, USA, Springer Science and Business Media, 1966.
• Ataibiş V, Taktak Ş. “Characteristics and growth kinetics of plasma paste borided Cp-Ti and Ti6Al4V alloy”. Surface and Coatings Technology, 279, 65-71, 2015.
• Karakan M, Alsaran A, Çelik A. “Plazma borlama”. Mühendis ve Makine, 43(512), 51-54, 2002.
• Muhammad W, Hussain K, Tauqir A, Ulhaq A, Khan AQ. “Evaluation of halide-activated pack boriding of INCONEL 722”. Metallurgical and Materials Transactions A, 30A, 670-674, 1999.
• Baydoğan M, Dinç H, Motellabzadeh A, Çimenoğlu H. “Thermochemical boriding of inconel 718 superalloy”. Academic Journal of Science, 2(2), 385-389, 2013.
• Deng D, Wang C, Liu Q, Niu T. “Effect of standard heat treatment on microstructure and properties of borided Inconel 718”. Transactions Nonferrous Meterials Society China, 25(2), 437-443, 2015.
• Hunger HJ, Trute G. “Succesful boronizing of nickel based alloys”. Materials Science Forum, 163-165, 341-348, 1994.
• Guneş İ, Kayalı Y. “Investigation of mechanical properties of borided Nickel 201 alloy”. Materials and Design, 53, 577-580, 2014