YSZ Termal Bariyer Kaplamanın Elektroforetik Nano-YSZ Kaplama ile Korozyon Direncinin İyileştirilmesi

Abstract

Termal bariyer kaplamalar başta jet motorları olmak üzere türbinlerde kanatçık, egzoz ve yanma odası duvarı gibi sıcaklığa maruz kalan parçaların korunmasında kullanılmaktadır. Yüksek ısıl dayanımı, düşük ısı iletkenliği, yüksek termal şok dayanımı ve mikro yapısal özelliklerinden dolayı %7-8 itriya ile kararlı hale getirilmiş zirkonyum oksit (YSZ) malzemesi termal bariyer olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Çalışma kapsamında, atmosferik plazma sprey (APS) yöntemi aracılığıyla üretilen YSZ kaplamanın üzerine elektroforetik biriktirme (EPD) yöntemi ile nano-YSZ kaplanmış ve sürekli, yoğun mikro yapı özelliklerine sahip bir seramik katman elde edilmiştir. Üretilen nano kaplamaların üzerine belirli oranda kalsiyum, magnezyum, alüminyum ve silisyum tozları (CMAS) ve V2O5-Na2SO4 tozları konularak 1050 °C’de kutu fırında 6 saat tutularak sırasıyla CMAS ve sıcaklık korozyonu testlerine tabi tutulmuştur. Korozyon sonrası ve öncesi kaplamaların mikro yapıları, yüzey pürüzlülükleri, porozitesi alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FESEM) ve taramalı elektrom mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Enerji Dağılım Spektroskopisi (EDS) analizi sonuçlarına göre nano-YSZ kaplanmış numunelerde korozyon ürünlerinin bağ katmana difüzyonu önemli ölçüde düşürmüştür. X ışınları analizi (XRD) sonuçlarında, itriya (Y2O3) ve V2O5 bileşiğinin reaksiyona girerek YVO4 bileşiği oluşturduğu görülmüştür. Çalışma sonucunda yüzeydeki ve yüzey derinliklerinde çatlak ve porozite miktarları geleneksel termal bariyer kaplamalara kıyasla oldukça düşük çıkmıştır. Yoğun bir katman üretilmiştir, izotermal CMAS ve izotermal sıcak korozyon testleri sonucunda YSZ performansı iyileştirilmiştir.