Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Salehi
مهدي صالحي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahmoud Kargarpour
محمود کارگرپوراصفهاني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Developing of WC-NiP cermet coatings with high thermal stability in comparison with industrial conventional coatings
In this study, oxidation and wear resistance of new WC-NiP coatings is evaluated and compared with commercial WC-Ni coatings. To prepare WC-NiP coating, the tungsten carbide particles with the mean size of 1.4?m was coated by Ni-P electroless process in different conditions primly. The optimum condition of this process was adding 20g of pickled WC in one liter of Ni-P electroless bath. The XRF analysis results represented that about 14% nickel was precipitate on the tungsten carbide powder surface in optimum condition. Because of the reaction between released H 2 and the surface of WC particles during electroless process, undesirable picks of W 2 C appeared in WC-NiP powder XRD pattern. According to the fine size of NiP coated particles, spray drier process was accomplished and a powder with size of 25 to 90?m and spherical morphology was obtained. The HVOF process of powder particles was done on the surface of ST37 and stainless steel. The XRD analysis results of the coatings showed that W 2 C and ? phases exists in WC-Ni coating structure, while the WC-NiP coating consists of crystalline/amorphous Ni, W and W 2 C phases. The approximate W 2 C weight percent in WC-Ni and WC-NiP coatings, was 1.9 and 10.5% respectively. The microhardness test with the load of 500g, showed that the mean values of hardness in cross section of WC-Ni and WC-NiP coatings are 1000 and 900HV respectively. The porosity percent of the coatings was measured by MIP software and was 1.31 and 0.85% in WC-Ni and WC-NIP coating respectively. The wear resistance of WC-Ni coating was 26% more than WC-NiP coating, due to more hardness and less amount of W 2 C phase in structure. In the other hand, the oxidation resistance of WC-NiP coating was 27% more than WC-Ni coating, due to formation of NiO and prevention of WC oxidation. Keywords: WC-Ni cermet, thermal stability, HVOF process, Ni-P electroless
چکيده در اين پژوهش پايداري حرارتي، مقاومت به اکسيداسيون و سايش پوشش هاي نوين WC-NiP مورد بررسي قرار گرفته و با پوشش هاي تجاري WC-Ni مقايسه شده است. به منظور تهيه پوشش WC-NiP، ابتدا با استفاده از فرايند الکترولس نيکل فسفر، ذرات پودر کاربيد تنگستن با اندازه متوسط ?m 4/1، در شرايط مختلف پوشش دهي شد. شرايط بهينه اين فرايند به گونه اي انتخاب شد که در هر ليتر از محلول الکترولس، g20 پودر کاربيدتنگستن اسيدشويي شده اضافه گرديد. نتايج حاصل از آزمون طيف سنج فلورسانس پرتوي ايکس نشان داد که در شرايط بهينه، حدود 14% نيکل در سطح پودر رسوب کرده است. به دليل واکنش انجام گرفته در سطح پودر کاربيدتنگستن با هيدروژن آزادشده در حين فرايند الکترولس، پيک هاي نامطلوب W 2 C در الگوي پراش پرتوي ايکس پودر WC-NiP، مشاهده شد. پس از به دست آمدن شرايط بهينه اين فرايند، توليد نهايي پودر انجام پذيرفت. به دليل ريز بودن ذرات پودر الکترولس شده، عمليات خشک کن پاششي با بازده 65% بر روي پودرها انجام شد و پودري با اندازه ذرات بين 25 تا ?m90 و مورفولوژي کروي حاصل شد. فرايند پوشش دهي با استفاده از روش پاشش شعله اي پرسرعت ( [1] HVOF) روي زيرلايه هايي از جنس فولاد ST37 و زنگ نزن صورت گرفت. نتايج حاصل از آزمون پراش پرتوي ايکس نشان داد که در ساختار پوشش WC-Ni، فازهاي W 2 C و کاربيد ? وجود دارد، در حالي که پوشش WC-NiP شامل فازهاي نيکل آمورف/کريستالي، تنگستن و W 2 C است. با استفاده از الگوي پراش پرتوي ايکس، درصد تقريبي W 2 C در پوشش هاي WC-Ni و WC-NiP به ترتيب برابر 9/1 و 5/10% به دست آمد. آزمون ريزسختي سنجي ويکرز تحت بار g 500 نشان داد که متوسط سختي در مقطع پوشش هاي WC-Ni و WC-NiP به ترتيب برابر HV 1000 و HV 900 مي باشد. متوسط زبري سطح پوشش هاي WC-Ni و WC-NiP پس از فرايند HVOF به ترتيب برابر 88/4 و ?m67/4 به دست آمد. تخلخل سنجي پوشش ها با استفاده از روش آناليز تصويري توسط نرم افزار MIP [2] انجام شد و متوسط تخلخل در پوشش WC-Ni برابر 31/1% و در پوشش WC-NiP با 35% کاهش، برابر 85/0% اندازه گيري گرديد. مقاومت به سايش پوشش تجاري WC-Ni، به دليل سختي بالاتر و همچنين مقدار کم تر فاز W 2 C، حدود 26% بيش تر از پوشش WC-NiP به دست آمد. در مقابل، مقاومت به اکسيداسيون پوشش WC-NiP در دماي °C 700، به علت تشکيل NiO و جلوگيري از اکسيد شدن فاز WC، حدود 27% بهبود پيدا کرد. کلمات کليدي: سرمت WC-Ni، پايداري حرارتي، فرايند پاشش شعله اي پرسرعت، الکترولس نيکل فسفر. [1] High Velocity Oxy-Fuel [2] Microstructural Image Processing

ارتقاء امنیت وب با وف بومی