افزايش مقاومت به سايش فولاد سردكار D2 با ايجاد پوشش سيليسيم نيترايد به روش دو مرحله اي سمانتاسيون بسته اي و نيتراسيون پلاسمايي

Improvement wear resistance of the cold work steel D2 by producing silicon nitride coating applied by double step method of pack cementation and plasma nitriding

به منظور بهبود رفتار سايشي فولاد سرد كار D2 ، عمليات پوشش دهي آن با سيليسيم نيترايد به روش دو مرحله اي انجام گرفت ، در اين روش ابتدا پوشش سيليسيم (Si) با روش سمانتاسيون بسته اي ايجاد شده و سپس عمليات نيتراسيون پلاسمايي بر روي پوشش سيليسيم صورت گرفت . براي ايجاد پوشش سيليسيم با روش سمنتاسيون بسته اي از مخلوط پودري با تركيب %12Si+%0.5NH4Cl+87.5Al2O3 در دماي oC950 و زمان h3 استفاده شد. در مرحله نيتراسيون پلاسمايي مخلوط گازي %75 H2 - %25 N2 و زمان h7 در دماي oC550 به كار رفت . ويژگي هاي پوشش با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي ، پراش اشعه ايكس و آزمون سايش بررسي شدند . نتايج بررسي ها نشان داد كه در اثر اين فرايند دو مرحله اي، فازهاي مختلف نيتريدي مانندSi3N4 -B ، CrN ، Fe4N و Fe3N و يك تركيب سه تايي كروم سيليسيم آلومينيم ( SiCrAl ) تشكيل شده است . آزمايش ها بر روي نمونه ها پس از نيتراسيون افزايش قابل ملاحظه سختي و مقاومت به سايش فولاد D2 را نشان دادند كه اين افزايش را مي توان به ايجاد فازهاي نيتريدي خصوصا فاز Si3N4 -B مرتبط دانست .

Silicon nitride coating produced by a double step method used for improvement of wear resistance cold work steel (type D2). silicon coating was produced by pack cementation process and then plasma nitriding process used in second step. For silicon coating by pack cementation method a mixed powder %12Si+%0.5NH4Cl+87.5Al2O3 , temperature 950oC and time 3h used. plasma nitriding was carried in %75 H2 - %25 N2 gas mixture in temperature 550oC and 7h. Coating properties was investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction analyses (XRD) . nitride phases including B-Si3N4, CrN, Fe4N and Fe3N, and SiCrAl were produced. Wear test showed a significantly improvement of D2 cold work steel by B-Si3N4 and SiCrAl phases.