تأثیر افزودن سولفید مولیبدن بر رفتار سایش دما بالای پوشش NiCrBSi تولید شده به روش پاشش حرارتی
محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوینمحمد رزازی بروجنی 1 , هند خلف شایع الفضلی 2 , فرهاد عظیمی فر 3
1 - استادیار، گروه مهندسی مواد، واحد لنجان، دانشگاه آزاد اسلامی، اصفهان، ایران
2 - دانش آموخته 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
کلید واژه: سایش, پاشش حرارتی, سولفید مولیبدن, مکانیزم سایش, فولاد زنگ نزن 304,
چکیده مقاله :
چکیده مقدمه: روش پاشش حرارتی با هدف افزایش عمر کاری قطعات فولادی از مهم‌ترین راه حل‌هایی است که در مهندسی سطح برای حل مشکل سایش مطرح می‌باشد. روش: در این پژوهش پوشش NiCrBSi و NiCrBSi-MoS2 به روش پاشش حرارتی بر روی فولاد زنگ نزن 304 اعمال شد و سپس رفتار سایشی در دمای محیط و دمای 500 درجه سانتیگراد مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی های فازی توسط آزمون پراش پرتو ایکس انجام شد. ترکیب شیمیایی پوشش ها به کمک آزمون آنالیز طیف سنجی انرژی بررسی شد. بررسی تخلخل به کمک تصاویر میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی انجام شد. سختی سنجی نمونه‌ها با استفاده از آزمون میکروسختی سنجی انجام شد. به منظور بررسی چسبندگی و رفتار تریبولوژیکی پوشش‌ها به ترتیب از آزمون‌های VDI3198 و پین بر دیسک ASTM-G99 استفاده شد. و درنهایت ارزیابی مکانیزم سایشی با استفاده از تصاویر SEM و آنالیز EDS از سطوح سایش نمونه‌ها صورت گرفت. یافته ها: بررسی‌های فازی (به کمک آزمون XRD) و ترکیب شیمیایی (به کمک آزمون EDS) نشان داد که پوشش دارای فاز آمورف و کریستالی می‌باشد و مهم‌ترین فازهای تشکیل‌دهنده پوشش نیکل-گاما، کاربید و بوراید می‌باشد. نتایج تخلخل سنجی به کمک نرم افزار آنالیز تصویر بیانگر تخلخل بیشتر پوشش NiCrBSi-MoS2 بود. نتایج سختی سنجی از مقطع نمونه ها حاکی از افزایش سختی زیرلایه در حضور پوشش‌ها بود و افزودن ذرات MoS2 باعث کاهش سختی پوشش NiCrBSi شد. پوشش دارای MoS2 با توجه به ساختار کریستالی و قابلیت تغییر شکل پلاستیک بهتر، رفتار چسبندگی بهتری دارد. نتایج تریبولوژیکی حاکی از برتر بودن پوشش NiCrBSi-MoS2 با توجه به قابلیت مناسب تغییر شکل پلاستیک و همچنین خاصیت روانکاری ذاتی (بر اساس ساختار کریستالی) در این آزمون بود. مشخص شد که در دمای محیط نمونه‌ها عمدتاً دارای مکانیزم سایش ورقه‌ای بودند و در دمای بالا سایش اکسیداسیونی به عنوان مکانیزم ثانویه به تخریب سطح کمک می‌کرد. نتیجه گیری: افزودن MoS2 به پوشش NiCrBSi موجب تخلخل بیشتر، زبری بیشتر، سختی کمتر و رفتار چسبندگی و سایشی برتر پوشش گردید. همچنین افزودن MoS2 به پوشش موجب بهبود مقاومت سایشی پوشش در دمای بالا گردید.
Abstract Introduction: The thermal spraying method with the aim of increasing the working life of steel parts is one of the most important solutions in surface engineering to solve the problem of wear. Methods In this research, NiCrBSi and NiCrBSi-MoS2 coatings were applied on 304 stainless steel by thermal spraying, and then the wear behavior was evaluated at ambient temperature and 500 degrees. Phase investigations were done by X-ray diffraction test. The chemical composition of the coatings was checked with the help of energy dispersive spectrometer analysis. Porosity was investigated with the help of optical microscope and scanning electron microscope images. The hardness of the samples was measured using a microhardness test. In order to check the adhesion and tribological behavior of the coatings, VDI3198 and ASTM-G99 pin-on-disk tests were used, respectively, and finally, the wear mechanism was evaluated using SEM images and EDS analysis of the wear surfaces of the samples. Findings: Phase analysis (XRD) and chemical composition (EDS) showed that the coating has an amorphous and crystalline phase and the most important phases of the coating are nickel-gamma, carbide and boride. Porosity measurement results with the help of image analysis software showed higher porosity of NiCrBSi-MoS2 coating. The results of hardness measurement from the cross-section of the samples indicated an increase in the hardness of the substrate in the presence of coatings, and the addition of MoS2 particles decreased the hardness of the NiCrBSi coating. The coating with MoS2 has better adhesive behavior due to its crystalline structure and better plastic deformation ability. The tribological results indicated the superiority of the NiCrBSi-MoS2 coating due to the appropriate ability of plastic deformation as well as the intrinsic lubrication property (based on the crystal structure) in this test. It was found that at ambient temperature, the samples mainly had lamellar wear mechanism, and at high temperature, oxidation wear as a secondary mechanism helped to destroy the surface. Conclusion: The addition of MoS2 to NiCrBSi coating caused more porosity, more roughness, less hardness and better wear behavior of the coating. The addition of MoS2 to the coating improved the wear resistance of the coating at high temperature.