Borlanmış AISI 316L paslanmaz çeliğin çeşitli ortamlarda temas açısının incelenmesi

Abstract

AISI 316L östenitik paslanmaz çeliği, yüksek sıcaklıklarda, yüksek korozyon direncinden dolayı endüstrinin çeşitli sektörlerinde (kimya, petro-kimya endüstrisinde, kâğıt endüstrisinde, nükleer mühendislikte, süthane ekipmanlarında) geniş kullanım alanına sahiptir. Ayrıca biouyumluluk ve yüksek korozyon direncinden dolayı implant malzemesi olarak da tıp alanında kullanılmaktadır. Bu üstün özelliklerinin yanında düşük sertlik ve zayıf aşınma performansına sahip olmasından dolayı kullanım alanları kısıtlanmaktadır. Bu yüzden son yıllarda teknolojinin gelişmesi ve malzemelerden daha üstün özeliklerin beklenmesi neticesinde kullanılan malzemelerin yüzey modifikasyonu gündeme gelmiştir. Bu amaçla; borlama işlemi, termokimyasal işlemler içerisinde çok yüksek yüzey sertliği ve düşük sürtünme katsayısı, yüksek korozyon, yüksek aşınma direnci gibi üstün özelliklere sahip olması ve metalik malzemelerin çoğuna uygulanabilirliği sebebiyle ilk akla gelen yöntemdir.

Bu çalışmada ticari Ekabor®-2 tozu içerisinde AISI 316L östenitik paslanmaz çelik numuneler 800 ve 900 °C’de 2 ve 6 saat süreyle kutu borlama yöntemiyle borlanmıştır. Borlama işlemi sonrasında oluşan borür tabakalarının yüzey morfolojileri ve faz analizleri optik, taramalı elektron mikroskobu ve X-ışınları difraksiyon analizi yardımıyla yapılmıştır. Metalografik çalışmalar AISI 316L östenitik paslanmaz çelik yüzeyinde oluşan bor tabakasının düz ve pürüzsüz bir morfolojiye sahip olduğunu göstermiştir. XRD analizleri ile çelik yüzeyinde oluşan bor tabakasının FeB, Fe2B, CrB, Cr2B, NiB ve Ni2B fazlarını içerdiği tespit edilmiştir. Artan borlama sıcaklığı ve süresi ile borür tabaka kalınlığının arttığı belirlenmiştir. Islatma özellikleri ve temas açısı ölçümleri su, diiyodometan ve etilen glikol ile gerçekleştirilmiş olup, tüm sıvılar için borlama sıcaklık ve süresinin artmasıyla temas açısının arttığı görülmüştür. En yüksek temas açısı 900 °C’de 6 saat süreyle borlanmış numunelerde su ile yapılan analizde 126,58 ile elde edilmiştir.