Wpływ warunków natryskiwania plazmowego LPPS oraz PS-PVD na mikrostrukturę warstw NiCoCrAlY oraz YSZ

• Autorzy: Góral M. , Kotowski S. , Kubaszek T. , Dychtoń K. , Sieniawski J.

Warianty tytułu

EN

The influence of process parameters on microstructure of NiCoCrAlY and YSZ coating deposited by LPPS and PS-PVD technology

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Natryskiwanie plazmowe w warunkach obniżonego ciśnienia (Low Pressure Plasma Spraying – LPPS) oraz osadzanie warstw z fazy gazowej z odparowaniem za pomocą palnika plazmowego (Plasma Spray – Physical Vapour Deposition – PS-PVD) to jedne z najbardziej zaawansowanych metod wytwarzania warstwy przejściowej oraz warstwy ceramicznej powłokowych barier cieplnych (Thermal Barrier Coating – TBC). Warstwy na osnowie wieloskładnikowego stopu typu NiCoCrAlY otrzymane metodą LPPS charakteryzuje mała ilość tlenków, dlatego mogą być zastosowane jako warstwa przejściowa w powłokach TBC. Metoda PS-PVD umożliwia odparowanie materiału – w szczególności materiałów ceramicznych, takich jak tlenek cyrkonu stabilizowany tlenkiem itru (Yttria Stabilized Zirconia – YSZ), uzyskując warstwy o strukturze kolumnowej stosowane w powłokach TBC. W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury warstw typu NiCoCrAlY wytworzonych z proszku AMDRY 997 oraz warstw ceramicznych YSZ wytworzonych z proszku METCO 6700 na podłożu żarowytrzymałego stopu niklu typu Inconel 617. Badania przeprowadzono, stosując mikroskopię świetlną i elektronową. Oceniono wpływ parametrów procesów LPPS oraz PS-PVD na mikrostrukturę i grubość otrzymanych warstw NiCoCrAlY i warstw ceramicznych. Uzyskane wyniki wskazują, że warstwę przejściową typu NiCoCrAlY i warstwę ceramiczną cechują właściwości umożliwiające stosowanie ich w powłokowych barierach cieplnych. Słowa kluczowe: natryskiwanie plazmowe w warunkach obniżonego ciśnienia LPPS, osadzanie warstw z fazy gazowej z odparowaniem za pomocą palnika plazmowego PS-PVD, warstwa na osnowie wieloskładnikowego stopu typu NiCoCrAlY, warstwa ceramiczna YSZ.

EN

In this work an advanced technology of Thermal Barrier Coatings (TBC) deposition called Low Pressure Plasma Spraying (LPPS) and Plasma Spray – Physical Vapour Deposition (PS-PVD) was described. The LPPS technology enables the deposition MCrAlY coatings without oxides, widely used as a metallic bond coat in TBC. The PS-PVD technology enables vaporization of ceramic materials such as Yttria Stabilized Zirconia (YSZ) and deposition of columnar microstructure. NiCoCrAlY coatings was deposited from AMDRY 997 powder and YSZ coatings was deposited from METCO 6700 powder on the Inconel 617 substrate. The influence of a set LPPS and PS-PVD process condition on the properties of the deposited coatings has been described. The measurement of coating thickness was conducted by light microscopy method and statistical analysis was done as well. The results shows that NiCoCrAlY bond coat and YSZ deposited by LPPS and PS-PVD method have the appropriate properties and can be used in TBC.

Słowa kluczowe

PL

natryskiwanie plazmowe; ciśnienie; LPPS; osadzanie; palnik plazmowy; PS-PVD; stopu typu NiCoCrAlY

EN

plasma spraying; pressure; LPPS; deposition; plasma jet; PS-PVD; MCrAlY coatings

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 6
• Strony: 691--694
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Góral M.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Kotowski S.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Kubaszek T.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Dychtoń K.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

autor

Sieniawski J.

• Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa, Politechnika Rzeszowska

Bibliografia

• [1] Cao X., Vassen R., Stoever D.: Ceramic materials for thermal barrier coatings. Journal of the European Ceramic Society 1 (2004) 1÷10.
• [2] Soechting F.: A design perspective on thermal barrier coatings. Journal of Thermal Spray Technology 4 (1999) 505÷511.
• [3] Feuerstein A., Knapp J., Taylor T., Ashary A., Bolcavage A., Hitchman N.: Technical and economical aspects of current thermal barrier coating systems for gas turbine engines by thermal spray and EBPVD: A review. Journal of Thermal Spray Technology 2 (2008) 199÷213.
• [4] Góral M., Sieniawski J., Kotowski S., Pytel M., Masłyk M.: Influence of turbine blade geometry on thickness of TBCs deposited by VPA and PSPVD methods. Archives of Materials Science and Engineering 54 (2012) 22÷28.
• [5] Góral M., Kotowski S., Sieniawski J.: The technology of plasma spray phisical vapour deposition. High Temperature Materials and Processes 1 (2013) 33÷39.
• [6] Toma D., Brandl W., Köster U.: Studies on the transient stage of oxidation of VPS and HVOF sprayed MCrAlY coatings. Surface and Coatings Technology 120-121 (1999) 8÷15.
• [7] Lugscheider E., Herbst C., Zhao Z.: Parameter studies on high-velocity oxy-fuel spraying of MCrAlY coatings. Surface and Coatings Technology 108-109 (1998) 16÷23.
• [8] Yang Y., Liao H., Coddet C.: Simulation and application of a HVOF process for MCrAIY thermal spraying. Journal of Thermal Spray Technology 1 (2002) 36÷43.
• [9] Vaßen R., Jarligo M., Steinke T., Mack D., Stöver D.: Overview on advanced thermal barrier coatings. Surface and Coatings Technology 4 (2010) 938÷942.
• [10] Niessen K. von, Gindrat M., Refke A.: Vapour phase deposition using Plasma Spray-PVD™. Journal of Thermal Spray Technology 1-2 (2010) 502÷509.
• [11] Harder B.: PS-PVD processing varies coating architecture with processing parameters. International Thermal Spray & Surface Engineering 3 (2011) 49÷51.
• [12] Hospach A., Mauer G., Vaßen R., Stöver D.: Columnar-structured thermal barrier coatings (TBCs) by thin film low-pressure plasma spraying (LPPSTF). Journal of Thermal Spray Technology 1-2 (2011) 116÷120.
• [13] Hospach A., Mauer G., Vaßen R., Stöver D.: Characteristics of ceramic coatings made by thin film low pressure plasma spraying (LPPS-TF). Journal of Thermal Spray Technology 3-4 (2012) 435÷440.