ارزیابی ریزساختار و مقاومت به سایش و خوردگی اینکونل 625 روکش کاری‌شده بر زیرلایه مسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

بهبود خواص سطحی مس مانند مقاومت به سایش و خوردگی موجب افزایش کاربرد این فلز در صنایع مختلف می‌گردد. به همین منظور، در این پژوهش آلیاژ اینکونل 625 به روش جوشکاری قوس تنگستن-گاز روی مس پوشش داده شد. بررسی‌های فازی و رفتار انجمادی روکش به کمک آزمون پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ نوری(OM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آنالیز طیف نگار تفکیک انرژی (EDS)  نشان داد که ساختار روکش ایجاد شده شامل فاز زمینه γ به همراه محصولات ثانویه انجمادی غنی از نیوبیوم می‌باشد. با توجه به حلالیت کامل نیکل و مس در حالت جامد، مشاهده شد که منطقه ایجاد شده بین روکش و زیرلایه دارای ترکیب شیمیایی Cu- 24.26 Ni-9.31 Cr-5.77 Mo و عاری از عیوب متالورژیکی است. میکروسختی زیرلایه و روکش در نزدیکی سطح به ترتیب 50 و 338 ویکرز اندازه‌گیری شد. به منظور بررسی رفتار سایشی روکش و زیرلایه از آزمون گوی بر دیسک در دمای محیط استفاده شد و سطوح سایش به کمک تصاویر SEM و آنالیز EDS مورد مطالعه قرار گرفت. روکش­کاری انجام شده موجب افزایش مقاومت به سایش در حدود 85% گردید که این افزایش را می­توان به علت تغییر مکانیزم سایش از سایش -ورقه­ای در مس به سایش اکسیداسیونی در روکش اینکونل 625 دانست. لایه­ی اکسیدی تشکیل شده از جفت سایشی علاوه بر کاهش نرخ سایش، موجب کاهش دامنه اصطکاک از حدود 5/1- 2/0 به 8/0- 3/0 نیز گردید. اثر حضور روکش بر مقاومت به خوردگی زیرلایه نیز به کمک آزمون پلاریزاسیون بررسی شد. نتایج حاکی از افزایش قابل توجه مقاومت خوردگی مس در حضور این روکش داشت و جریان خوردگی از nA/cm2 239 به nA/cm227/0کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها


1. N. Karthik, Y.R. Lee, M.G. Sethuraman, Hybrid sol-gel/thiourea binary coating for the mitigation of copper corrosion in neutral medium, Progress in Organic Coatings, 102 ( 2017) 259-267.
2. J. Jiang, R. Li, T. Yuan, P. Niu, C. Chen,K. Zhou, Microstructural evolution and wear performance of the high-entropy FeMnCoCr alloy/TiC/CaF 2 self-lubricating composite coatings on copper prepared by laser cladding for continuous casting mold, Journal of Materials Research, 55 (2019) 1-12.
3. E. Mohammadi, H. Nasiri, J. V. Khaki, S. M. Zebarjad, Copper-alumina nanocomposite coating on copper substrate through solution combustion, Ceramics International, 44 (2018) 3226-3230.
4. J. Chen, S. J. Bull, The investigation of creep of electroplated Sn and Ni–Sn coating on copper at room temperature by nanoindentation, Surface and Coatings Technology, 203 (2009) 1609-1617.
5. B. Jiang, S. L. Jiang, A. L. Ma, Y. G. Zheng, Effect of heat treatment on erosion-corrosion behavior of electroless Ni-P coatings in saline water, Materials and Manufacturing Processes, 29 (2014) 74-82.‏
6. P. Zhang, M. Li, Z. Yu, Microstructures Evolution and Micromechanics Features of Ni-Cr-Si Coatings Deposited on Copper by Laser Cladding, Materials, 11 (2018) 14-26.
7. F. H. Lu, H. Y. Chen, Characterization of titanium nitride films deposited by cathodic arc plasma technique on copper substrates, Surface and Coatings Technology, 130 (2000) 290-296.‏
8. B. Silwal, J. Walker, D. West, Hot-wire GTAW cladding: inconel 625 on 347 stainless steel, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 12 (2019) 1-10.‏
9. ا. ق. رحمتی، ر. درخشنده، م. کریمی، بررسی ریزساختار و سختی فولاد منگنزی با ایجاد لایه حاوی ذرات wc توسط فرایند جوشکاری GTAW، نشریه علمی پژوهشی علوم و مهندسی سطح، 37(1397)25-15.
10. A. Dudek, B. Lisiecka, Surface Treatment Proposals for the Automotive Industry by the Example of 316L Steel, Multidisciplinary Aspects of Production Engineering, 1 (2018) 369-376.‏
11. H. Abed, F. M. Ghaini, H. R. Shahverdi, Characterization of Fe49Cr18Mo7B16C4Nb6 high-entropy hardfacing layers produced by gas tungsten arc welding (GTAW) process, Surface and Coatings Technology, 352 (2018) 360-369.‏
13. M. J. Ciesalk, The welding and solidification metallurgy of alloy 625, Welding Research Supplement, (1991) 49-56.
14. H. Kashani, A. Amadeh, H. M. Ghasemi, Room and high temperature wear behaviors of nickel and cobalt base weld overlay coatings on hot forging dies, Wear, 262 (2007) 800-806, 2007.‏
15. A. H. Elsawy, Characterization of the GTAW fusion line phases for superferritic stainless steel weldments, Journal of Materials Processing Technology, 118 (2001) 127-131.‏
16. M. Rozmus-Górnikowska, M. Blicharski, J. Kusiński, Influence of weld overlaying methods on microstructure and chemical composition of Inconel 625 boiler pipe coatings, Metallic Materials, 52 (2014) 1-7.‏
17. M. J. Moradi, M. Ketabchi, An Experimental Study of Microstructure and Mechanical Behavior of Alloy 625 Weld Overlay Deposited on ASTM A516 Grade 70, Indian Journal of Science and Technology, 8 (2015) 1-5.‏
18. م. شمعانیان، ع. اشرفی،متالورژی جوشکاری، دانشگاه صنعتی اصفهان: مرکز نشر دانشگاه صنعتی اصفهان، 1393.
19. X. Xixue, D. Xinjie, W. Baosen, The effect of post-weld heat treatment temperature on the microstructure of Inconel 625 deposited metal, Journal of Alloys and Compounds, 593 (2014) 110-116.
20. K. Feng, Y. Chen, P. Deng, Y. Li,H. Zhao, F. Lu, Z. Li, Improved high-temperature hardness and wear resistance of Inconel 625 coatings fabricated by laser cladding, Journal of Materials Processing Technology, 243 (2017) 82-91.‏
21. S. K. Rai, A. Kumar, V. Shankar, T. Jayakumar, K. B. S. Rao, B. Raj, Characterization of microstructures in Inconel 625 using X-ray diffraction peak broadening and lattice parameter measurements, Scripta Materialia, 51 (2004) 59-63.‏
22. F. Xu, Y. Lv, Y. Liu, F. Shu, P. He, B. Xu, Microstructural evolution and mechanical properties of Inconel 625 alloy during pulsed plasma arc deposition process, Journal of Materials Science & Technology, 29 (2013) 480-488.‏
23. J. F. Wang, Q. J. Sun, H. Wang, J. P. Liu, J. C. Feng, Effect of location on microstructure and mechanical properties of additive layer manufactured Inconel 625 using gas tungsten arc welding, Materials Science and Engineering: A, 676 (2016) 395-405.‏
24. M. Palaniappa, S. K. Seshadri, Friction and wear behavior of electroless Ni–P and Ni–W–P alloy coatings, Wear, 265 (2008) 735-740.
25. ف. اشرفی زاده، م. صالحی، متالورژی سطح و تریبولوژی، جلد اول، انتشارات انجمن علوم و تکنولوژی سطح ایران، 1374.
26. D. E. Talbot, J. D. Talbot, Corrosion science and technology, CRC Press, 2018.
27. V. Feliu, J. A. González, C. Adrade, S. Feliu, Equivalent circuit for modelling the steel-concrete interface. II. Complications in applying the stern-geary equation to corrosion rate determinations, Corrosion Science, 40 (1998) 995-1006.
28. A. M. Alfantazi, T. M. Ahmed, D. Tromans, Corrosion behavior of copper alloys in chloride media, Materials & Design, 30 (2009) 2425-2430.
29. T. E. Abioye, D. G. McCartney, A. T. Clare, Laser cladding of Inconel 625 wire for corrosion protection, Journal of Materials Processing Technology, 217 (2015) 232-240.‏
30. N. Papageorgiou, A. Von Bonin, N. Espallargas, Tribocorrosion mechanisms of NiCrMo-625 alloy: an electrochemical modeling approach, Tribology International, 73(2014) 177-186.‏