Hvof termal sprey kaplama yöntemi ile yeni nesil dökme demirlerin (SSF) aşınma ve korozyon direncinin geliştirilmesi

Bu tez çalışmasında katı çözelti ile güçlendirilmiş yeni nesil ferritik sünek dökme demirlerde (SSF) geleneksel kaplama yöntemlerine kıyasla daha kaliteli yüzey özellikleri sunan HVOF (Yüksek Hızda Oksi Yakıt Püskürtme, High Velocity Oygen Fuel) termal sprey kaplama yöntemi kullanılarak aşınmaya ve korozyona karşı dirençli, yüksek sertliğe sahip yüzey geliştirilmesi amaçlanmıştır. SSF (Solid solution strengthened ferritic ductile cast iron) olarak adlandırılan katı çözelti ile güçlendirilmiş ferritik sünek dökme demirler yeni (ikinci) nesil dökme demirler olup dövme ve döküm çeliklere alternatif olarak düşünülmektedir. Nispeten düşük maliyet, düşük erime noktası, hafiflik, akışkanlık, dökülebilirlik, işlenebilirlik ve parça boyunca homojen mekanik özellikler gibi üstünlüklere sahip olmalarına rağmen zorlayıcı koşullarda aşınma, korozyon ve yorulma direnci nispeten zayıftır. Bu noktada yüksek yüzey kalitesine sahip parçaların geliştirilmesi gerekmektedir. Bu kapsamda yüksek kaliteli yüzey özellikleri sunan HVOF termal sprey kaplama yöntemi kullanılarak aşınmaya ve korozyona karşı dirençli, yüksek sertliğe sahip yüzeyler geliştirilmektedir. Önerilen çalışmada EN-GJS-600-10 standardına sahip yeni nesil dökme demirlere HVOF yöntemi ile WC-Co ve WC-Co(Cr) kaplama yapılarak yüksek yüzey sertliğine, yüksek aşınma ve korozyon direncine sahip parçaların geliştirilmesi amaçlanmıştır. HVOF termal sprey kaplama yöntemiyle SSF dökme demirlere uygulanan WC-Co ve WC-Co(Cr) kaplamalar, altlık malzemeye kıyasla önemli performans iyileştirmeleri sağlamıştır. Sertlikte belirgin bir artış gözlemlenmiştir; WC-Co kaplaması 1176 HV, WC-Co(Cr) kaplaması ise 1248 HV sertlik değerine ulaşarak, altlık malzemenin (~199 HV) yaklaşık 6 katı sertlik sağlamıştır. Aşınma direnci açısından, kaplamasız numunede 200 μm derinliğinde aşınma izi oluşurken, kaplamalı numunelerde yalnızca yüzeysel çizikler tespit edilmiş ve SEM-EDS analizleri aşınma bölgelerinde altlık malzemeye (Fe) ulaşılmadığını doğrulamıştır. Korozyon direncinde özellikle WC-Co kaplama öne çıkmıştır. -0,230 V açık devre potansiyeli (OCP) ile altlığa (-0,481 V) kıyasla daha asil davranış sergilemiş, PDP ve EIS analizleri de düşük korozyon akım yoğunluğu ve yüksek yük transfer direnci göstererek üstün koruma sağladığını kanıtlamıştır. Yapışma dayanımı çizik testlerinde net olarak görülmüştür; WC-Co(Cr) kaplama 30,1 N kritik yük değerine ulaşarak kırılma direncinde Cr katkısının olumlu etkisini ortaya koymuştur. Sonuç olarak, her iki HVOF kaplaması da SSF dökme demirin yüzey performansını sertlik, aşınma ve korozyon direnci açısından bütüncül bir şekilde geliştirmiştir.