Esd ile intermetalik kaplanmış paslanmaz çeliklerin karekterizasyonu ve korozyon davranışı

Abstract

Paslanmaz çelikler, yüksek sıcaklıklarda daha iyi korozyon direncine sahip olmaları nedeniyle endüstrinin çeşitli sektörlerinde (kimya, petro-kimya endüstrisi, kağıt endüstrisi, nükleer mühendislik gibi) geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bunun yanı sıra yüksek korozyon direnci sayesinde medikal alanda da implant malzemesi olarak kullanılmaktadır. Ayrıca paslanmaz çeliklerin üstün özelliklerini geliştirmek için yüzey kaplama işlemleri yapılmaktadır. Bu kaplama işlemleri çelik yüzeylere borlama, nitrürleme, termal sprey kaplama, fiziksel buhar biriktirme, kimyasal buhar biriktirme, elektro-kıvılcım biriktirme işlemleri ile uygulanmaktadır. Bu konuda en umut verici yöntemlerden biri elektro-kıvılcım biriktirme (ESD) kaplama tekniğidir. Temel olarak ESD, elektrot malzemesinin yüksek frekanslı ve yüksek akımlı elektrik akımları kullanılarak metalik bir alt tabakanın yüzeyine kaynaklanmasına (biriktirilmesine) izin veren bir mikro kaynak işlemidir.

Bu çalışmada, FeAl ve NiAl intermetalikleri AISI 304 ve AISI 316L paslanmaz çelikler üzerine ESD tekniği kullanılarak kaplanmıştır. Öncelikle ESD kaplama için uygun deneysel parametreler belirlendi. İkinci olarak, kaplanmış yüzeylerde oluşan mikroyapılar ve fazlar, X-ışını kırınımı (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edildi. Daha sonra elde edilen tabakaların yüzey sertlikleri mikrosertlik yöntemi ile ölçülmüştür. Son olarak intermetalik kaplanmış paslanmaz çeliklerin korozyon özellikleri elektrokimyasal yöntemlerle belirlenmiş ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak intermetalik kaplamalar ile her iki paslanmaz çeliğin hem sertlik değerleri hem de korozyon dirençleri artmıştır.

Stainless steels have a wide range of uses in various sectors of the industry (such as chemistry, petro-chemical industry, paper industry, nuclear engineering) due to their better corrosion resistance at high temperatures. Besides this it is also used the medical field as an implant material owing to its high corrosion resistance. In addition surface coating processes are carried out to improve superior properties of stainless steels. These coating processes are applied to steel surfaces by boronizing, nitriding, thermal spray coating, physical vapor deposition, chemical vapor deposition, electro-spark deposition processes. One of the most promising methods in this regard is the electro-spark deposition (ESD) coating technique. Basically ESD is a micro-welding process that allows electrode material to be welded (deposited) to the surface of a metallic substrate using high-frequency and high current electric currents.

In this study, FeAl and NiAl intermetallics were coated on AISI 304 and AISI 316L stainless steels using ESD technique. First of all for ESD coating was determined appropriate experimental parameters Secondly microstructures and phases formed on the coated surfaces were characterized by X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). After that the surface hardness of the obtained layers were measured by the microhardness method. Finally corrosion properties of intermetallic coated stainless steels were determined using electrochemical methods and compared with each other. As a result, both the hardness values and corrosion resistances of both stainless steels have increased with intermetallic coatings.