Volkanik kayaçlardan üretilen aşınmaya dirençli cam seramik kaplamaların ara yüzey özelliklerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Bu projede doğal bir volkanik kayaç olan bazaltın, doğada bulunduğu şekli ile (kristalin) ve ergitilip dökülmesi ile üretilen (amorf) iki farklı formunun plazma sprey tekniği kullanılarak çelik altlıklara kaplanmış ve üretilen kaplamalar karakterize edilmiştir. Böylece kaplama toz yapısının kaplama özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Bununla birlikte farklı bağ tabakalar kullanılarak kaplama-altlık ara yüzey özellikleri incelenmiştir. Amorf ve kristalin olarak iki şekilde hazırlanmış kaplama tozları kaplandıktan sonra camseramik dönüşümünün gerçekleşmesi için kontrollü kristalizasyon ısıl işlemine tabi tutulmuştur. Isıl işlem öncesi ve sonrası alınan X-ışınları difraksiyon analizleri ile camseramik dönüşümleri ortaya konmuştur. Kaplamaların mekanik özelliklerindeki değişimi belirlemek için sertlik, kırılma tokluğu ve ball on disk aşınma testleri uygulanmıştır. Kaplamalar ara yüzey karakteristiklerinin ortaya konması için de oksidasyon ve yapışma mukavemeti deneyleri yapılmıştır. Ayrıca kaplamalar optik ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroyapısal olarak incelenmiştir. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda bazalt esaslı tozların hem kristalin hem de amorf formlarda plazma sprey kaplama tekniği ile metalik altlıklar üzerine uygulanabildiği görülmüştür. Kaplama sonrası amorf karakterli olan kaplamaların ısıl işlem prosesi ile camseramiğe dönüştüğü ve bu dönüşümünün kaplamanın mekanik özelliklerinde belirgin ölçüde olumlu değişim meydana getirdiği tespit edilmiştir. Genel olarak, kırma ve öğütme sonrası elde edilen kristalin yapıdaki tozlarla yapılan kaplamaların daha iyi özelliklere sahip olduğu görülmüştür.

ABSTRACT In this Project, two different forms of the basalt as a natural volcanic rock (natural crystalline form and cast basalt amorphous form) were coated on steel substrate by plasma spray technique and produced coatings were characterized. In this way, the effect of coating powder structure on coating properties was investigated. In addition coating-substrate interface properties was studied by using different bond coat layers. The coated samples that prepared from two different form powders as crystalline and amorphous have been subjected to controlled crystalline heat treatment for glass-ceramic transformation. Glass-ceramic transformation was determined by X-ray difractometer (XRD) analysis. Mechanical properties of coating were determined by using hardness, fracture toughness and ball on disc wear tests. Oxidation and bonding straight tests were carried out for interface characteristic properties between coating and substrate. In addition microstructural investigation was performed by optical and scanning electron (SEM) microscopy. The experimental procedure showed that basalt based powders either crystalline form or amorphous form can coat on metallic faces by plasma spray coating technique. Amorphous coating layers were transformed to crystalline glass-ceramic with heat treatment process and this transformation caused positive differences of mechanical coating properties. In generally, the results indicated that coatings from crystalline powders after crashing and grinding process have better properties.