ผลของการเติมซิลิคอนในกระบวนการอะลูมิไนซิงแบบผงต่อชั้นเคลือบบนเหล็ก

Abstract

กระบวนการอะลูมิไนซิงเป็นวิธีการปรับปรุงผิวชิ้นงานที่รู้จักกันดี โดยการสร้างชั้นเคลือบอะลูมิไนด์ เช่น นิกเกิลอะลูมิไนด์ (NixAly) บนนิกเกิลอัลลอยด์ (nick alloys) และเหล็กอะลูมิไนด์ (FexAly) บนเหล็กกล้า (steel) โดยชั้นเคลือบอะลูมิไนด์สามารถปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันให้แก่ชิ้นงานได้โดยการเป็นแหล่งที่มาของอะลูมิเนียมในการเกิดชั้นอะลูมิเนียมออกไซด์ (Al2O3) ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาเกี่ยวกับการเติมซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) ในกระบวนการอะลูมิไนซิงแบบผงบนชิ้นงานเหล็ก (Fe 99.45 wt.%) เพื่อปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชันแก่ชิ้นงาน โดยเติมซิลิคอนไดออกไซด์ในสองอัญรูปได้แก่ ควอตซ์ (Quartz) และแกลบ (Rice Husk Ash: RHA) กระบวนการอะลูมิไนซิงทำที่อุณหภูมิ 1000°C เป็นเวลา 2.25 ชั่วโมง เติมซิลิคอนไดออกไซด์ 9, 13.5 และ 18 wt.% และทดสอบออกซิเดชันที่อุณหภูมิ 1000°C เป็นเวลารวม 200 ชั่วโมง นำชิ้นงานที่ผ่านกระบวนการอะลูมิไนซิงมาวิเคราะห์เฟสที่เกิดขึ้นของชั้นเคลือบโดยเทคนิค X-ray diffractometer (GIXD), วิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคของชิ้นงานและความหนาของชั้นเคลือบด้วยกล้องจุลทรรศน์แสง (Optical microscope), วิเคราะห์โครงสร้างจุลภาคและปริมาณธาตุในชั้นเคลือบด้วย Scanning Electron Microscope (SEM) และ energy dispersive spectroscope (EDS) ชิ้นงานที่ผ่านกระบวนการอะลูมิไนซิงโดยเติมควอตซ์และแกลบสามารถสร้างชั้นเคลือบเหล็กอะลูมิไนด์ได้ ชิ้นงานที่เติมควอตซ์มีความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่ดีกว่าชิ้นงานอะลูมิไนซิงในช่วง 150 ชั่วโมงแรก และดีกว่าชิ้นงานที่เติมแกลบ โดยชิ้นงานที่เติมควอตซ์น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นในช่วงแรก 0 – 40 ชั่วโมง มาจากการโตของอะลูมิเนียมออกไซด์ ทำให้อัตราการเพิ่มขึ้นของน้ำหนักต่ำกว่าชิ้นงานที่เติมแกลบ จากนั้นทั้งชิ้นงานที่เติมควอตซ์และแกลบพบว่าน้ำหนักจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งเป็นผลมาจากข้อบกพร่อง (defect) ในชั้นเคลือบ