Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Salehi
مهدی صالحی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mahmoud Kargarpour
محمود کارگرپوراصفهانی

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
در این پژوهش پایداری حرارتی، مقاومت به اکسیداسیون و سایش پوشش های نوین WC-NiP مورد بررسی قرار گرفته و با پوشش های تجاری WC-Ni مقایسه شده است. به منظور تهیه پوشش WC-NiP، ابتدا با استفاده از فرایند الکترولس نیکل فسفر، ذرات پودر کاربید تنگستن با اندازه متوسط ?m 4/1، در شرایط مختلف پوشش دهی شد. شرایط بهینه این فرایند به گونه ای انتخاب شد که در هر لیتر از محلول الکترولس، g20 پودر کاربیدتنگستن اسیدشویی شده اضافه گردید. نتایج حاصل از آزمون طیف سنج فلورسانس پرتوی ایکس نشان داد که در شرایط بهینه، حدود 14% نیکل در سطح پودر رسوب کرده است. به دلیل واکنش انجام گرفته در سطح پودر کاربیدتنگستن با هیدروژن آزادشده در حین فرایند الکترولس، پیک های نامطلوب W 2 C در الگوی پراش پرتوی ایکس پودر WC-NiP، مشاهده شد. پس از به دست آمدن شرایط بهینه این فرایند، تولید نهایی پودر انجام پذیرفت. به دلیل ریز بودن ذرات پودر الکترولس شده، عملیات خشک کن پاششی با بازده 65% بر روی پودرها انجام شد و پودری با اندازه ذرات بین 25 تا ?m90 و مورفولوژی کروی حاصل شد. فرایند پوشش دهی با استفاده از روش پاشش شعله ای پرسرعت ( [1] HVOF) روی زیرلایه هایی از جنس فولاد ST37 و زنگ نزن صورت گرفت. نتایج حاصل از آزمون پراش پرتوی ایکس نشان داد که در ساختار پوشش WC-Ni، فازهای W 2 C و کاربید ? وجود دارد، در حالی که پوشش WC-NiP شامل فازهای نیکل آمورف/کریستالی، تنگستن و W 2 C است. با استفاده از الگوی پراش پرتوی ایکس، درصد تقریبی W 2 C در پوشش های WC-Ni و WC-NiP به ترتیب برابر 9/1 و 5/10% به دست آمد. آزمون ریزسختی سنجی ویکرز تحت بار g 500 نشان داد که متوسط سختی در مقطع پوشش های WC-Ni و WC-NiP به ترتیب برابر HV 1000 و HV 900 می باشد. متوسط زبری سطح پوشش های WC-Ni و WC-NiP پس از فرایند HVOF به ترتیب برابر 88/4 و ?m67/4 به دست آمد. تخلخل سنجی پوشش ها با استفاده از روش آنالیز تصویری 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 گیری گردید. مقاومت به سایش پوشش تجاری WC-Ni، به دلیل سختی بالاتر و همچنین مقدار کم تر فاز W 2 C، حدود 26% بیش تر از پوشش WC-NiP به دست آمد. در مقابل، مقاومت به اکسیداسیون پوشش WC-NiP در دمای °C 700، به علت تشکیل NiO و جلوگیری از اکسید شدن فاز WC، حدود 27% بهبود پیدا کرد. کلمات کلیدی: سرمت WC-Ni، پایداری حرارتی، فرایند پاشش شعله ای پرسرعت، الکترولس نیکل فسفر. [1] High Velocity Oxy-Fuel [2] Microstructural Image Processing

ارتقاء امنیت وب با وف بومی