Conicraly bağ ve ysz içerikli termal bariyer kaplamaların elektrokimyasal korozyon davranışlarının incelenmesi

Abstract

Termal bariyer kaplama (TBC) sistemleri; özellikle savunma, havacılık, uçak ve uzay endüstrisinde katma değeri yüksek birçok bileşen üzerinde yaygın bir biçimde kullanılmaktadır. TBC’ ler türbin bıçak ve kanatçığı gibi gaz türbin motor komponentlerinde yüksek sıcaklığa maruz kalmış kritik bölge parçalarında ısıl izolasyon amaçlı olarak kullanılan koruyucu kaplamalardır. Soğuk gaz dinamik sprey (CGDS) prosesi, son yıllarda ortaya çıkan, yoğun ve oksitsiz metalik kaplamaların üretimine olanak sağlayan inovatif bir kaplama tekniğidir. Bu çalışmada, Inconel 718 süper alaşım altlık malzeme üzerine CGDS prosesi kullanılarak CoNiCrAlY içerikli metalik esaslı bağ kaplamalar yaklaşık olarak 100 μm kalınlığında üretilmiştir. CoNiCrAlY içerikli bağ kaplamaların üzerine yaklaşık olarak 300 μm kalınlığında ZrO2 + Y2O3 (YSZ) içerikli seramik üst kaplamaların üretimi atmosferik plazma sprey (APS) prosesi kullanılarak gerçekleştirilerek TBC sistemi elde edilmiştir. Altlık malzeme, metalik bağ kaplama, seramik üst kaplamaya sahip TBC sistemlerinin elektrokimyasal korozyon testleri gerçekleştirilmiştir. Korozyon deneyleri elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve potansiyodinamik polarizasyon (PDP) deneyleri kullanılarak oda sıcaklığında 0,1 M sodyum klorür (NaCl) çözeltisinde yapılmıştır. Kullanılan geleneksel üç elektrotlu elektrokimyasal hücrede karşıt elektrot grafit çubuk, referans elektrotu (Ag/AgCl) ve çalışma elektrodu olarak ise numuneler kullanılmıştır. Altlık, metalik bağ ve seramik üst kaplamaya sahip TBC sisteminin elektrokimyasal testler öncesi ve sonrasında mikroyapısal ve yüzey analizleri gerçekleştirilerek, elde edilen sonuçlar literatür ile ayrıntılı olarak karşılaştırılmıştır.

Thermal barrier coating (TBC) systems have been widely employed on a variety of value added components particularly in defence, aviation, aircraft and aerospace industries. TBCs provide thermal insulation on critical engine components of gas turbine engines such as turbine blades that are subjected to high temperatures. Cold gas dynamic spraying (CGDS) technique is a recently developed innovative coating technique that allows deposition of dense and oxide-free metallic coatings. In this study, approximately 100 μm thick metallic based bond coats with CoNiCrAlY content were deposited on Inconel 718 superalloy substrate material using CGDS technique. Afterwards, ZrO2 + Y2O3 (YSZ) ceramic top coatings with approximate thickness of 300 μm were deposited on the CoNiCrAlY bond coats with atmospheric plasma spray (APS) technique to produce the TBC system. Electrochemical corrosion tests of the TBC systems consisting of the substrate material, metallic bond coat and ceramic top coat were performed. Corrosion tests were performed in 0.1 M sodium chloride (NaCl) solution at room temperature using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization (PDP) experiments. A three electrode electrochemical corrosion test cell consisting of graphite rod as the counter electrode, Ag/AgCl as the reference electrode, and the samples as the working electrode, was used. Microstructural and surface analyses of the TBC system comprising of the substrate, metallic bond coat and ceramic top coat were performed before and after the electrochemical tests, and an indepth comparison of the obtained results with the related literature.