Bazalt esaslı SiC takviyeli cam ve cam-seramik kaplamaların özellikleri

Bu çalışmada, bazalt kayaçlarının plazma sprey kaplama tozu olarak kullanılabilirliğinin yanı sıra, bazalta ilave edilen SiC tozları ile kompozit karakterli kaplamaların elde edilerek yapısal ve mekanik özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Kırılıp öğütülerek 53± 45 m boyutuna getirilen bazalt tozları SiC katkısız ve %10-50 SiC katkılı olmak üzere altı ayrı kaplama tozu hazırlanmıştır. Tozların AISI 1040 çelik altlıklar üzerine kaplanması sonucu elde edilen kaplamalar kaplama sonrası soğuma etkisiyle camlaştırılmıştır. Üretilen kaplamalar kontrollü kristallenme ısıl işlemiyle cam seramik kaplamalara dönüştürülmüştür. Elde edilen kaplamaların X ışınları difraksiyon analizi (XRD) ile amorf yapıda olduğu tespit edilmiştir. Kaplamalar, diferansiyel termal analiz (DTA) ölçümlerinden elde edilen sonuçlar yardımıyla, argon atmosferinde kristalizasyon ısıl işlemine tabi tutularak cam-seramik elde edilmiştir. DTA sonuçlarından faydalanılarak 800 °C, 900 °C ve 1000 °C sıcaklıklarda direkt ısıtma yöntemiyle kristalizasyon işlemleri yapılmış, sürenin kristallenmeye etkisini görmek amacıyla her bir sıcaklıkta 1-4 saat süre ile ısıl işlemler gerçekleştirilmiştir. Gerek plazma sprey kaplama işlemi sonrası gerekse kontrollü kristalizasyon ısıl işlemi sonrası kaplamaların kompakt ve fiziksel etkilere karşı dirençli olduğu tespit edilmiştir. Mikro yapısal incelemeler kaplamaların klasik plazma sprey kaplama tabakasına benzer yapıda olduğunu göstermiş olup splatlar, bir miktar porozite, kısmen ergimiş ya da ergimemiş tanesel yapı kaplama tabakasında gözlenen başlıca unsurlar olmuştur.Kaplamaların plazma sprey işlemi sonrası amorf (cam), kontrollü kristalizasyon ısıl işlemi sonrası ise kristalin (cam-seramik) olduğu gözlenmiştir. XRD analizleri sonucunda cam-seramik kaplamaların, Ojit, Diopsit, Fe-diopsit, Albit, Andezin ve Moissonit fazlarından oluştuğu tespit edilmiştir.Kinetik çalışmalardan kristallenme aktivasyon enerjileri SiC katkısına bağlı olarak 323,4 kJ mol-1 ile 253,2 kJ mol-1 arasında tespit edilmiştir. Artan SiC katkısı ile kristallenme aktivasyon enerjisi azalmıştır. Disk üzerinde bilye aşınma deneyleri sonucunda spesifik aşınma hızlarının SiC katkısı, yük ve hıza bağlı olarak ısıl işlem görmemiş kaplamalarda 2,978x10-7 mm3/Nm ile 2,611x10-5 mm3/Nm arasında, ısıl işlem görmüş kaplamalarda ise 3,172x10-7 mm3/Nm ile 3,337x10-5 mm3/Nm arasında değiştiği görülmüştür. Sertlik değerleri ısıl işleme ve SiC ilavesine bağlı olarak artarken kırılma toklukları da cam-seramik dönüşümü ile belirgin oranda artmıştır.Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar, bazaltların plazma sprey kaplama yöntemiyle kaplanabileceğini, kaplama işlemi sonrası amorf karakterli olan tabakanın ısıl işlemle kristallendirilerek cam-seramiğe dönüştüğünü, SiC katkısının kompozit etkisi ile kaplamanın mekanik özellilerinde belirgin iyileşme meydana getirdiğini ve SiC katkısının kristallenmeyi teşvik ettiğini göstermiştir.Anahtar Kelimeler: Bazalt, Kaplama, Takviye, SiC, Cam-Seramik, Kinetik, Aşınma