توسعه پوشش های پاشش حرارتی- پلاسمایی کامپوزیت فروکروم- نیکل و ارزیابی رفتار تریبولوژیکی

در این پژوهش به منظور یافتن جایگزینی مناسب برای پوشش های wc-co، پوشش های فروکروم پرکربن (hcfecr)، فروکروم کم کربن (lcfecr) و کامپوزیتی فروکروم پرکربن- نیکل (hcfecr-ni) ایجاد و رفتار سایشی آن ها مورد بررسی قرار گرفته است. پوشش های مذکور به روش پاشش حرارتی پلاسمایی بر روی زیرلایه فولاد ساده کربنی پاشش شدند. در این رابطه، ابتدا پوشش های فروکروم در نرخ های مختلف از جریان گاز آرگون پاشش دهی و با یکدیگر مقایسه شدند، هم چنین پارامترهای بهینه پاشش برای آن ها به دست آمد. نتایج نشان داد که پوشش های فروکروم در کمترین نرخ جریان گاز آرگون خواص بهتری از خود نشان می دهند. نتایج بدست آمده نشان دهنده ی قابلیت ساخت و توسعه پوشش های مذکور به روش پاشش حرارتی است. سپس این پوشش ها از نظر ریز ساختار، فازهای تشکیل دهنده، سختی، چقرمگی و رفتار سایشی مورد مطالعه قرار گرفتند. متعاقباً پوشش های فروکروم پرکربن جهت تولید پوشش کامپوزیتی با نیکل انتخاب شد. سپس به منظور بهبود خواص پوشش های فروکروم به ویژه استحکام چسبندگی آن ها از فلز نیکل به مقادیر 10%، 20% و 30%، به عنوان فاز زمینه و پیوندی در تولید کامپوزیت فروکروم- نیکل استفاده شد. جهت آماده سازی پودر کامپوزیتی، روش زینترینگ و خرد کردن به کار گرفته شد. بررسی های انجام شده بر پوشش-های کامپوزیتی حاصل نشان داد که نیکل به صورت یکنواخت در سرتاسر پوشش توزیع شده است. هم چنین این پوشش ها رفتارهای متفاوتی را نشان داده اند. چقرمگی شکست کلیه پوشش های کامپوزیتی نسبت به پوشش فروکروم پرکربن افزایش نشان می دهد. از میان پوشش های کامپوزیتی، پوشش حاوی 10% نیکل، خواص ضعیفی را از خود نشان داد که بیانگر ناکافی بودن مقدار نیکل به عنوان فاز پیوندی و عدم توانایی آن در ایجاد پیوستگی لازم در پوشش است، در نتیجه، درصد تخلخل در این پوشش افزایش یافته و کلیه خواص مکانیکی را به همراه مقاومت به سایش آن تضعیف کرده است. پوشش حاوی 20% نیکل، بهترین خواص مکانیکی و مقاومت به سایش را داشته است، میکروسختی پوشش hcfecr با افزودن 20% نیکل از 763 ویکرز به 950 ویکرز افزایش یافته است، هم چنین حضور مقدار بهینه نیکل در این پوشش به عنوان فاز پیوندی، افزایش قابل ملاحظه ای را در تافنس شکست آن نشان داده است. نکته قابل توجه در بررسی کاهش وزن پوشش ها در مسافت 1000 متر، ثابت ماندن نرخ سایش آن ها پس از طی کردن مسافت مشخصی در این پوشش ها بوده است، که بیانگر پایدار شدن سایش است. نتایج حاصل از آزمون سایش نشان می دهد که مکانیزم سایش در پوشش های hcfecr و کامپوزیتی hcfecr-ni، سایش چسبان به همراه ریزترک بوده و تفاوت آن ها در شدت سایش بوده است، بهترین رفتار سایشی و کمترین مقدار کاهش وزن را پوشش hcfecr-20%ni داشته است، هم چنین ضعیف ترین مقاومت به سایش در پوشش hcfecr-10%ni مشاهده شده است. شایان ذکر است که مکانیزم سایشی حاکم بر پوشش lcfecr مکانیزم سایش ورقه-ای بوده است. در نهایت پوشش hcfecr-20%ni به عنوان پوشش بهینه در این پژوهش انتخاب شد و می توان این پوشش را به عنوان دستاورد این پژوهش و جایگزینی برای پوشش های wc-co با ارزش افزوده بالا معرفی کرد.