بررسي خواص خوردگي سايشي و خوردگي داغ پوشش آلومينا اعمال شده بر روي پايه فولادي به روش پاشش حرارتي حاصل از سوخت اكسيژن‌دار

Investigation of the Wear Corrosion and Hot Corrosion Properties of Alumina Coating Applied on Steel Substrate via High Velocity Oxy-Fuel Method

در این تحقیق پوشش آلومینا بر روی زیر لایه فولاد ابزار گرم كار 4340 با ضخامت 240 میكرومتر و با كمك روش پاشش حرارتی حاصل از سوخت اكسیژن‌دار (HVOF) اعمال گردید. مورفولوژی پوشش و تاثیر محیط خورنده اسیدی حاوی اسید كلریدریك (5-15% حجمی) با كمك میكروسكوپ الكترونی روبشی (SEM) مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه، رفتارسایشی این پوشش ها در محیط خشك و محیط تر اسیدی با كمك دستگاه سایش پین روی دیسك بررسی شده و مكانیزم سایش با كمك میكروسكوپ الكترونی روبشی مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج آزمون سایش نشان می دهد كه نرخ سایش در محیط تر با اسید 5% و محیط خشك تقریبا یكسان است. همچنین نتایج بررسی ها نشان داد كه با افزایش میزان اسید در محیط سایش تا غلظت 15% حجمی، نرخ سایش به دلیل افزایش نرخ خوردگی به شكل پیوسته ای افزایش می‌یابد. مكانیزم غالب برای سایش در تمام نمونه ها سایش چسبان است كه با افزایش نرخ سایش، سطح ساییده شده، پستی و بلندی بیشتری از خود نشان می‌دهد. در نهایت، آزمون خوردگی داغ بر روی نمونه های پوشش داده شده در دمای ºC 880 برای تعیین عمر پوشش ها انجام شد. نتایج این آزمون نشان می دهد كه عمر پوشش‌های آلومینا در دمای مذكور، 460 ساعت است.

In the present work, Alumina coating with an approximate thickness of 240 µm was applied via high velocity oxy-fuel (HVOF) method on a 4340 hot-work tool steel substrate. The morphology of the coating and the influences of the corrosive medium which contained hydro-chloric acid (5-15 vol.%) were studied using scanning electron microscope (SEM). Afterwards, the wear behavior of the coatings in dry and acidic wet environments were studied using a pin-on-disk wear apparatus and the wear mechanism was analyzed through SEM studies. The results of the wear tests showed that the wear rate in the 5% acidic medium was approximately the same as that of the dry test. Furthermore, the results showed that increasing the concentration of acid in the wear medium (up to 15%), leads to a continuous increase of the wear rate which was ascribed to increased corrosion rate. The dominant wear mechanism in all the tested situations was determined as sticking wear. As the wear rate increased, the wear surfaces showed increased roughness. Finally, hot corrosion experiments were carried on the coated specimens at the temperature of 880 ˚C. At this condition, the coating lasted for about 460 hours.