Przyczepność powłok miedzi na podłożu aluminiowym naniesionych metodą LPCS

• Autorzy: Winnicki M. , Małachowska A. , Rutkowska-Gorczyca M. , Ambroziak A.

Warianty tytułu

EN

Bond strength of copper coatings deposited on aluminum alloy with LPCS method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Metoda niskociśnieniowego natryskiwania na zimno (ang. Low Pressure Cold Spraying – LPCS) umożliwia nanoszenie powłok z miękkich metali, takich jak Sn, Zn, Al, Cu, ewentualnie Ni i Fe, oraz ich stopów. W procesie zaleca się stosowanie domieszki ceramiki do proszku metalu, w celu polepszenia właściwości mechanicznych uzyskanych warstw oraz zwiększenia wydajności procesu. Budowanie warstw z samego proszku metalu jest również możliwe. W pracy badano wpływ zastosowanego proszku na właściwości mechaniczne oraz mikrostrukturę uzyskanych powłok, naniesionych przy stałych parametrach procesu. Skupiono się na wykonaniu powłok miedzianych, które są powszechnie stosowane w elektrotechnice. Wykorzystano komercyjne proszki dendrytyczne; proszek Cu z domieszką Al2O3 (w proporcji obj. 50% Cu/50% Al2O3) o granulacji -45+15 μm oraz proszek Cu o granulacji -50+15 μm, którymi pokryto stop aluminium AA1350. Przeprowadzone analizy miały na celu określenie przyczepności warstw oraz ich mikrotwardości. Powłoki były odrywane zgodnie z PN-EN 582, bez obróbki powierzchni. Warstwy natryskiwano przy wykorzystaniu manipulatora, co umożliwiło uzyskanie równomiernie nałożonej powłoki.

EN

Low Pressure Cold Spraying method (LPCS) allows build coatings with soft metals such as Sn, Zn, Al, Cu, even Ni and Fe and their alloys. In the process admixture of ceramics to the metal powder is recommended to improve mechanical properties of deposited coatings and increase deposition efficiency. Building coatings with pure powder without ceramic is also possible. In the manuscript the influence of used powder on mechanical properties and microstructure of obtained coatings, deposited with constant process parameters is presented. Copper coatings were deposited, which are commonly used in the electrical engineering. Two kinds of commercial available dendritic powders, Cu powder with Al2O3 admixture (50% Cu/50% vol. Al2O3) with a particle size of -45+15 μm and pure Cu powder with a particle size of -50+15 μm were used in the tests. Aluminum alloy AA 1350 was used as a substrate. The aim of the research was to identify coatings bond strength and microhardness. The bond strehgth tests consisted in pulling off the coatings in accordance with standard PN-EN 582 without coating surface machining preparation. In the spraying process manipulator was used, what gives uniformly deposited coatings.

Słowa kluczowe

PL

powłoka miedziana; podłoże aluminiowe; przyczepność powłok; metoda niskociśnieniowego natryskiwania na zimno; LPCS; mikrotwardość; mikrostruktura

EN

copper coating; aluminium substrate; coating bond strehgth; low pressure cold spray; LPCS; microhardness; microstructure

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Przegląd Spawalnictwa
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 86, nr 2
• Strony: 47--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Winnicki M.

• Politechnika Wrocławska

autor

Małachowska A.

• Politechnika Wrocławska

autor

Rutkowska-Gorczyca M.

• Politechnika Wrocławska

autor

Ambroziak A.

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] T. Schmidt, F. Gärtner, H. Assadi, H. Kreye, Development of a Generalized Parameter Window for Cold Spray Deposition. Acta Mater. 54, 2006, s. 729-742.
• [2] Xian-Jin Ning, Jae-Hoon Jang. Hyung-Jun Kim, The effects of powder properties on in-flight particle velocity and deposition process during Iow pressure cold spray process, Applied Surface Science, 2007, vol. 253, s. 7449-7455.
• [3] H. Koivuluoto, J. Lagerbom, M. Kylmalahti, P. Vuoristo, Microstructure and Mechanical Properties of Low-Pressure Cold-Sprayed (LPCS) Coatings, Journal of Thermal Spray Technology, vol. 17 (5-6), 2008, s. 721-727.
• [4] H. Assadi, F. Gärtner, T. Stoltenhoff , H. Kreye, Bonding mechanism in cold gas spraying, Acta Materialia 51(2003), s. 4379-4394.
• [5] M. Grujicic, C.L. Zhao, W.S. DeRosset, D. Helfritch, Adiabatic shear instability based mechanism for particles/substrate bonding in the cold-gas dynamic-spray process, Materials and Design 25(2004), s. 681-688.
• [6] T. Hussain, D- McCartney, P. Shipway, D. Zhang, Bonding Mechanisms in Cold Spraying: The Contributions of Metallurgical and Mechanical Components, J. Therm. Spray Technol., 18(3), 2009, s. 364-379.
• [7] H. Mäktnen, J. Lagerbom, P. Vuoristo, Adhesion of Cold Sprayed Coatings: Effect of Powder, Substrate, and Heat Treatment, Thermal Spray 2007: Global Coating Solutions: Proceedings of the 2007 International Thermal Spray Technology, 2007, Beijng, China.
• [8] X.-J. Ning, J.-H. Kim, H.-J. Kim, C. Lee, Characteristics and heat treatment of cold-sprayed Al-Sn binary alloy coatings. Applied Surface Science 255(2009), s. 3933-3939.
• [9] H. Koivuluoto, P. Vuoristo, Effect of Powder Type and Composition on Structure and Mechanical Properties of Cu+A-I2O3 Coatings Prepared by using Low-Pressure Cold Spray Process, Journal of Thermal Spray Technology, vol. 19(5), 2010, s. 1081-1092.
• [10] Q. Wang, K. Spencer. N. Birbilis, M.-X. Zhang, The influence of ceramic particles on bond strength of cold spray composite coatings on AZ91 alloy substrate, Surface & Coatings Technology 205 (2010), s. 50-56.
• [11] K. Spencer, D.M. Fabijanic, M.-X. Zhang, The use of AI-AIO cold spray coatings to improve the surface properties of magnesium alloys, Surface & Coatings Technology, vol. 204, 2009, s. 336-344.
• [12] E. Irissou, J.-G. Legoux. B. Arsenault, Ch. Moreau, Investigation of A1-AI2O3 Cold Spray Coating Formation and Properties, Journal of Thermal Spray Technology, vol. 16(5-6), 2007, s. 661-668.
• [13] H. Koivuluoto and P. Vuoristo, Effect of Ceramic Particles on Properties of Cold-Sprayed Ni-20Cr+Al2O3 Coatings. Journal of Thermal Spray Technology, vol. 18(4), 2009, s. 555-562.
• [14] L. Pawłowski, The Science and Engineering of Thermal Spray Coatings, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 2007.
• [15] R.G. Maev, V. Leshchynsky, Introduction to Low Pressure Gas Dynamic Spray, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2008.
• [16] Norma PN-EN 582: Natryskiwanie cieplne. Określanie przyczepności metodą odrywania, Polski Komitet Normalizacyjny.