Elektrospark biriktirme ve nitrürleme yöntemleri ile dubleks kaplamaların geliştirilmesi

Abstract

Bu çalışmada DIN 1.8519 nitrasyon çeliğinden elde edilmiş altlıkların yüzeyi dubleks kaplama prosesleri ile geliştirilmiştir. Birinci grup numuneler ESD tekniği ile titanyum kaplanmış ve daha sonra gaz nitrürleme işlemine tabi tutulmuştur. İkinci grup numuneler önce tantalyum daha sonra titanyum kaplandıktan sonra gaz nitrürleme işlemine tabi tutulmuştur. Yapılan kaplamaların mikroyapısı ve morfolojisi ışık mikroskobu, XRD, SEM, SEM-EDS analizleri yapılarak karakterize edilmiştir. Ayrıca kaplamalara mikrosertlik ve "block on ring" aşınma testleri uygulanarak mekanik ve tribolojik özellikleri incelenmiştir. Çelik altlıklar üzerinde yapılan ESD ve nitrür kaplama ile yüzeyde TiN, Ta2N, Ti2N gibi oldukça sert ve aşınma dayanımı yüksek fazlar, daha altta ise Fe3N fazı oluşmuştur. Karşılaştırma amacıyla yalnızca gaz nitrürleme işlemi uygulanan numunede beyaz tabaka bölgesinde 1289 HV0,025 maksimum sertliği görülürken, diğer kaplama yapılan numunelerde kaplama olan bölgesinde, titanyum nitrür oluşturulan numune 2181 HV0,025, tantalyum nitrür ve titanyum nitrür oluşturulan numune ise 2162 HV0,025 sertlik değerlerine ulaştığı görülmüştür. Aşınma testi sonuçlarında ESD ve nitrürleme ile kaplanan malzemelerin aşınma dayanımının bariz bir şekilde arttığı gözlemlenmiştir.In this study, the surface of DIN 1.8519 nitriding steel substrate was improved with multiple coating processes. The first group of samples were coated with titanium by using ESD technique and then gas nitriding was applied. The second group of samples were first coated with tantalum and then with titanium, and then gas nitrided. The microstructure and morphology of the obtained coatings were characterized by optical microscopy, XRD, SEM, SEM / EDX analyses. In addition, microhardness and "block on ring" abrasion tests were applied to investigate the coatings' mechanical and tribological properties. With ESD and nitride coating on steel substrate, hard phases such as TiN, Ta2N, Ti2N with high abrasion resistance were formed at the outer surface and Fe3N phase was formed its underneath. The maximum hardness of white layer of only gas nitrided sample was found as 1289 HV0,025. In the coating areas of the other coated samples, the hardness value of titanium nitride created sample was obtained as 2181 HV0,025. In addition, the hardness value of the sample that was created tantalum nitride and titanium nitride was found as 2162 HV0,025. In the wear test results, it was observed that the wear resistance of the materials coated with ESD and nitriding significantly increased.