Structure and Mechanical Properties of HVOF Sprayed (WC-Co+Co) Composite Coating on Ductile Cast Iron

• Autorzy: Ksiazek Marzanna , Boron Lukasz , Tchorz Adam , Grzelka Ryszard

Identyfikatory

DOI

10.26628/wtr.v91i3.1045

Warianty tytułu

PL

Mikrostruktura i właściwości mechaniczne powłok kompozytowych (WC-Co+Co) natryskiwanych metodą HVOF na żeliwo sferoidalne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An investigation was conducted to determine the role of Co particles in the WC-Co coating produced with the High Velocity Oxygen-Fuel (HVOF) spraying on microstructure, mechanical and wear properties in a system of type: WC-Co coating/ductlile cast iron. The microstructure of the thermal sprayed WC-Co+Co coating was characterized by scanning electron (SEM) and transmission electron (TEM) microscopes as well as the analysis of chemical and phase composition in microareas (EDS, XRD). For analysis of the quality and adhesion of coatings, the scratch-test was applied. It was found that as a result of the HVOF spray of WC-Co powders with the addition of Co particles, the coatings of low porosity, high hardness, a very good adhesion to the substrate, compact structure with partially molten Co particles and finely fragmented WC particles embedded in a cobalt matrix, coming to the size of nanocrystalline sizes were obtained. Moreover, the results were discussed in reference to examination of bending strength considering cracking and delamination in the system of (WC-Co+Co)/ductile cast iron as well as hardness and wear resistance of the coating. It was found that the addition of Co particles was significantly increase resistance to cracking and wear behaviour in the studied system.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań, dotyczące wpływu modyfikacji składu chemicznego powłok WC-Co (poprzez domieszkowanie cząstkami Co), wytworzonych techniką natryskiwania proszkowego naddźwiękowego z dużymi prędkościami (HVOF) na mikrostrukturę, właściwości mechaniczne i użytkowe układu typu: powłoka WC-Co/żeliwo sferoidalne. Mikrostruktura powłok WC-Co+Co była analizowana za pomocą mikroskopu świetlnego, skaningowego i transmisyjnego wraz z przeprowadzeniem badań składu chemicznego i fazowego powłok w mikroobszarach przy wykorzystaniu techniki EOS i XRO. Do analizy jakości i przyczepności powłok zastosowano test zarysowania. Stwierdzono, że w wyniku natryskiwania techniką HVOF proszków WC-Co z dodatkiem cząstek Co, powłoki charakteryzują się niską porowatością wysoką twardością bardzo dobrą przyczepnością do podłoża, zwartą budową z częściowo stopionymi cząstkami Co i silnie rozdrobnionymi cząstkami WC osadzonymi w kobaltowej matrycy, dochodzącymi do wymiarów nanometrycznych. Ponadto w pracy przedstawiono wyniki dotyczące wytrzymałości na zginanie układu WC-Co+Co/żeliwo sferoidalne w zestawieniu z analizą pękania i delaminacji powłoki w obszarze granicy rozdziału, oraz wynikami pomiarów twardości i odporności na zużycie powłoki. Stwierdzono, że dodatek cząstek Co znacznie zwiększa odporność na pękanie i zużycie w badanym układzie.

Słowa kluczowe

EN

thermal spraying; ductile cast iron; HVOF; WC-Co coating; composite coating; wear resistance

PL

natryskiwanie termiczne; żeliwo sferoidalne; HVOF; powłoka WC-Co; powłoka kompozytowa; odporność na zużycie

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Welding Technology Review
• Rocznik: 2019
• Tom: R. 91, nr 3
• Strony: 41--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Ksiazek Marzanna

• AGH University of Science and Technology, Department of Non-Ferrous Metals, Poland

autor

Boron Lukasz

• Foundry Research Institute, Poland

autor

Tchorz Adam

• Foundry Research Institute, Poland

autor

Grzelka Ryszard

• Plasma System S.A., Poland

Bibliografia

• 1. Picas J.A.; Xiong Y.; Fuste M.P.; Schoenung J.M. Microstructure and wear resistance of WC-Co by three consolidation processing techniques, Inter. J. Refractory Metals and Hard Materials 2009, vol. 27, 344-349.
• 2. Wang H.B.; Song X.Y.; Liu X.M.; Gao Y.; Wei C.B.; Wang Y.; Guo G.S. Effect of carbon content of WC-Co composite powder on properties of cermet coating. Powder Technol 2013, vol. 246, 492-498.
• 3. Kumar A.; Sharma A.; Goel S.K. Erosion behaviour of WC-10Co-4Cr coating on 23-8-N nitronic steel by HVOF thermal spraying. Appl. Surf. Sci. 2016, vol. 370, 418-426.
• 4. Vashishtha N.; Khatirkar R.K.; Sapate S.G. Tribological behaviour of HVOF sprayed WC-12Co, WC-10Co-4Cr and Cr3C2-25NiCr coatings. Tribol. Inter 2017, vol. 105, 55-68.
• 5. Chivavibul P.; Watanabe M.; Kuroda S.; Shinoda K. Effects of carbide size and Co content on the microstructure and mechanical properties of HVOF-sprayed WC-Co coatings, Surf. Coat. Technol. 2007, vol. 202, 509-521.
• 6. Strecker A.; Salzberger U.; Mayer J. Specimen preparation for transmission electron microscopy: reliable method for cross-sections and brittle materials, Prakt. Metallogr. 1993, 30, 482-495.
• 7. PN-EN ISO 20502:2016 High quality ceramics (advanced ceramics, advanced technical ceramics) - Determination of the adhesion of ceramic coatings in the scratch test, in Polish
• 8. Berger L-M.; Ettmayer P.; Vuoristo P.; Mantyla T.; Kunert W. Microstructure and properties of WC-10%Co-4%Cr spray powders and coatings. I Powder characterisation. J Therm. Spray Technol. 2001, Vol. 10, 311-325.
• 9. Bolelli G.; Berger L-M.; Bonetti M.; Lusvarghi L. Comparative study of the dry sliding wear behaviour of HVOF-sprayed WC-(W,Cr)2C-Ni and WC-CoCr hardmetal coatings. Wear 2014, Vol. 309, 96-111.
• 10. Azizpour M.J.; Norouzi S.; Mohammadi M.H. Mechanical properties of WC-12Co HVOF coatings. J. Amer. Sci. 2011, Vol. 7, 609-614.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).