تولید و مشخصه‌یابی پوشش کامپوزیتی WC-10Co-4Cr-xGr اعمال شده به روش پاشش حرارتی
الموضوعات :محمد رزازی بروجنی 1 , ایات مؤید لفته النداوی 2 , فرهاد عظیمی فر 3
1 - استادیار، گروه مهندسی مواد، واحد لنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران
2 - دانشجوی کارشناسی ارشد رشته مهندسی مواد، گروه مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران.
3 - استادیار، گروه مهندسی پزشکی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان(خوراسگان)، اصفهان، ایران
الکلمات المفتاحية: سایش, پوشش, تخلخل, لایه محافظ, گرافیت,
ملخص المقالة :
بهبود مقاومت سطحی قطعات صنعتی در برابر عوامل مخربی همچون سایش و خوردگی، یکی از چالش‌های مهم در مهندسی سطح محسوب می‌شود. یکی از مهمترین روش‌های افزایش مقاومت سطحی، اعمال پوشش WC-10Co-4Cr می‌یاشد. اما این پوشش با وجود مقاومت به خوردگی عالی که دارد، رفتار تریبولوژیکی مناسبی نسبت به دیگر پوشش‌های پایه کاربید تنگستنی ندارند. به همین منظور در این پژوهش با افزودن گرافیت در دو مقدار 7 و 14 درصد وزنی به پودر WC-10C-4Cr و اعمال پوشش‌ها به روش پاشش حرارتی بر روی زیرلایه فولادی به مقایسه رفتار تریبولوژیکی آن‌ها پرداخته شد. بررسی‌ها به کمک تصاویر SEM، آزمون XRD، زبری سنجی، سختی سنجی انجام گرفت. برای ارزیابی رفتار مقاومت سایشی پوشش‌ها و زیرلایه نیز ار آزمون پین بر دیسک استفاده شد. نتایج نشان داد که گرافیت با وجود کاهش نسبی سختی و افزایش زبری پوششِ پایه کاربید تنگستنی با توجه به خاصیت روانکاری فوق العاده‌ای که دارد منجر به ارتقای قابل توجه رفتار تریبولوژیکی زیرلایه و پوشش کاربید تنگستنی می‌گردد.در بین پوشش‌ها نیز بوشش دارای 7 درصد گرافیت بهترین مقاومت سایشی را با توجه به همزمانی سختی مناسب، تخلخل کم و ضریب اصطکاک پایین دارا بود. مکانیزم سایشی پوشش‌ها نیز به کمک تصاویر SEM و آنالیز EDS مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد که مکانیزم غالب دو پوشش حاوی گرافیت ورقه‌ای و پوشش WC-10Co-4Cr چسبان بود و مهمترین دلیل افزایش خواص تریبولوژیکی پوشش‌ها در حضور گرافیت تشکیل لایه‌ای محافظ از این ذرات تقویتی در مسیر سایشی و اطراف پین بود.
[1] P. H. Shipway, F. D. McCartney & T. Sudaprasert, "Sliding wear behaviour of conventional and nanostructured HVOF sprayed WC–Co coatings", Wear, vol. 259, no. 7-12, pp. 820-827, 2005.
[2] L. P. Ward, B. Hinton, D. Gerrard & K. Short, "Corrosion behaviour of modified HVOF sprayed WC based cermet coatings on stainless steel", Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, vol. 10, no. 11, pp. 989, 2011.
[3] V. Kumar & R. Verma, "Effect of GNP and laser-surface texturing on HVOF sprayed WC10Co4Cr coatings for high-wear resistance", Tribology International, vol. 178, pp. 108057, 2023.
[4] S. Somasundaram, B. R. Ramesh Bapu & R. Raj Jawahar, "Tribological characteristics of n-(GO/WC-10Co-4Cr) HVOF coatings under biolubricant conditions", Surface Engineering, vol. 37, no. 1, pp. 91-100, 2021.
[5] A. K. Maiti, N. Mukhopadhyay & R. Raman, "Effect of adding WC powder to the feedstock of WC–Co–Cr based HVOF coating and its impact on erosion and abrasion resistance", Surface and Coatings Technology, vol. 201, no. 18, pp. 7781-7788, 2007.
[6] K. Torkashvand, M. Gupta, S. Björklund, F. Marra, L. Baiamonte & S. Joshi "Influence of nozzle configuration and particle size on characteristics and sliding wear behaviour of HVAF-sprayed WC-CoCr coatings", Surface and Coatings Technology, vol. 423, pp. 127585, 2021.
[7] H. L. De Villiers Lovelock, "Powder/ processing/ structure relationships in WC-Co thermal spray coatings: a review of the published literature", Journal of thermal spray technology, vol. 7, pp. 357-373, 1998.
[8] K. H. Baik, J. H. Kim & B. G. Seong, "Improvements in hardness and wear resistance of thermally sprayed WC-Co nanocomposite coatings", Materials Science and Engineering: A, vol. 449, pp. 846-849, 2007.
[9] J. A. Picas, Y. Xiong, M. Punset, L. Ajdelsztajn, A. Forn & J. M. Schoenung, "Microstructure and wear resistance of WC–Co by three consolidation processing techniques", International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, vol. 27, no. 2, pp. 344-349, 2009.
[10] P. Komarov, D. Jech, S. Tkachenko, K. Slámečka, K. Dvořák & L. Čelko, "Wetting Behavior of Wear-Resistant WC-Co-Cr Cermet Coatings Produced by HVOF: The Role of Chemical Composition and Surface Roughness", Journal of Thermal Spray Technology, vol. 30, pp. 285-303, 2021.
[11] M. Ghorbani, M. Mazaheri & A. Afshar, "Wear and friction characteristics of electrodeposited graphite–bronze composite coatings", Surface and Coatings Technology, vol. 190, no. 1, pp. 32-38, 2005.
[12] M. A. El-Emam, L. Zhou, E. Yasser, L. Bai & W. Shi, "Computational methods of erosion wear in centrifugal pump: A state-of-the-art review", Archives of Computational Methods in Engineering, vol. 29, no. 6, pp. 3789-3814, 2022.
