Influence of plasma spraying conditions on the microstructure and functional properties of WC-Cr-Ni metaloceramic layers

• Autorzy: Kubaszek Tadeusz , Góral Marek , Różański Radosław , Szczepański Łukasz

Identyfikatory

DOI

10.32730/imz.2657-747.19.2.1

Warianty tytułu

PL

Wpływ warunków natryskiwania plazmowego na mikrostrukturę i właściwości użytkowe warstw metaloceramicznych typu WC-Cr-Ni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the results of research on the impact of the conditions of plasma spraying on thickness and porosity, as well as the erosion resistance of WC-Cr-Ni metaloceramic coatings. It was shown that the selection of current intensity - 450 A and flow rate H2 = 5 dm3 /min and Ar = 68 dm3 /min allows obtaining a coating with a thickness of approx. 177 μm and low porosity < 6%. At the same time, this coating is characterised by the greatest hardness - 758 HV0.5, and the best erosion resistance at room and elevated temperature. The analysis of test results indicates that lower current and hydrogen content in the plasma stream do not ensure sufficient melting of the metallic matrix of the powder - Ni and Cr, and thus greater brittleness of the coating and its lower erosion resistance. It was also found that an increase in plasma stream energy due to an increase in torch current or hydrogen flow rate may cause tungsten carbide to decompose in the plasma stream - the phase affecting hardness and abrasion resistance.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu warunków natryskiwania plazmowego na grubość i porowatość, a także odporność erozyjną powłok metaloceramicznych typu WC-Cr-Ni. Wykazano, że dobór natężenia prądu - 450 A oraz natężenia przepływu H2 = 5 dm3 /min i Ar = 68 dm3 /min, umożliwia uzyskanie powłoki o grubości ok. 177 μm i małej porowatości < 6%. Jednocześnie powłoka ta charakteryzuje się największą twardością - 758 HV0.5, i najlepszą odpornością erozyjną w temperaturze pokojowej oraz podwyższonej. Analiza wyników badań wskazuje, że mniejsze natężenie prądu i zawartość wodoru w strumieniu plazmy nie zapewnia wystarczającego stopienia metalicznej osnowy proszku - Ni i Cr, a przez to większą kruchością powłoki i jej mniejszą odpornością erozyjną. Ustalono również, że zwiększenie energii strumienia plazmy na skutek wzrostu natężenia prądu palnika lub natężenia przepływu wodoru może powodować rozkład węglika wolframu w strumieniu plazmy - fazy decydującej o twardości i odporności na ścieranie.

Słowa kluczowe

EN

plasma spraying; metalloceramic coating; carbide coatings

PL

natryskiwanie plazmowe; powłoki metaloceramiczne; powłoki węglikowe

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukaszewicz - Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Journal of Metallic Materials
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 71, no. 2
• Strony: 3--7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kubaszek Tadeusz

• R&D Laboratory for Aerospace Materials, Rzeszów University of Technology

autor

Góral Marek

• R&D Laboratory for Aerospace Materials, Rzeszów University of Technology

autor

Różański Radosław

• R&D Laboratory for Aerospace Materials, Rzeszów University of Technology

autor

Szczepański Łukasz

• R&D Laboratory for Aerospace Materials, Rzeszów University of Technology

Bibliografia

• [1] B. Formanek, K. Szymański, B. Szczucka-Lasota, A. Włodarczyk. New generation of protective coatings intended for the power industry. Journal of Materials Processing Technology, 2005, 164-165, p. 850-855.
• [2] H. Myalska, J.K. Michalska, G. Moskal, K. Szymański. Effect of nano-sized TiC powder on microstructure and the corrosion resistance of WC-Co thermal spray coatings. Surface and Coatings Technology, 2017, 318, p. 270-278.
• [3] W. Żórawski. Właściwości nanostrukturalnych powłok węglikowych natryskanych naddźwiękowo. Tribologia, 2010 (6), p. 307-316.
• [4] H. Myalska, L. Lusvarghi, G. Bolelli, P. Sassatelli, G. Moskal. Tribological behaviour of WC-Co HVAF-sprayed composite coatings modified by nanosized TiC addition. Surface & Coatings Technology (2019), 371, p. 401-416.
• [5] R. Ahmed, G. Vourlias, A. Algoburi et al. Comparative study of corrosion performance of HVOF-sprayed coatings produced using conentional ans suspension WC-Co feedstock. Journal of Thermal Spray Technology 2018, 27 (8), p. 1579-1593.
• [6] A. Lekatou, D. Sioulas, A.E. Karantzalis, Grimanelis D. A comparative study on the microstructure and surface property evaluation of coatings produced from nanostructured and conventional WC-Co powders HVOF-sprayed on AI7075. Surface & Coatings Technology, 2015, 276, p. 539-556.
• [7] H. Wang, C. Hou, Xuemei Liu, Xingwei Liu, X. Song. Werar resistance mechanisms of near-nanostructured WC-Co coatings. International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, 2018, 71, p. 122-128.
• [8] C.R.C. Lima, R. Libardi, F. Camargo, H.C. Fals, V.A. Ferraesi. Assesment of abrasive wear of nanostructured WC-Co and Febased coatings applied by HP-HVOF, flame and wire arc spray. Journal of Thermal Spray Technology, 2014, 23 (7), p. 1097-1104.
• [9] T.N. Rhys-Jones. The use of thermally sprayed coatings for compressor and turbine applications in aero engines. Surface and Coatings Technology, 1990, 42 (1), p. 1-11.
• [10]V. Bonache, D.M. Salvador, J.C. Garcia, E. Sanchez, E. Bannier. Influence of Plasma Intensity on Wear and Erosion Resistance of Conventional and Nanometric WC-Co Coatings Deposited by APS. Journal of Thermal Spray Technology, 2011, 20 (3), p. 549-559.
• [11] V. Bolleddu, V. Racheria, P.P. Bandyopadhyay. Comparative study of air plasma sprayed and high velocity oxy-fuel sprayed nanostructured WC-17wt%Co coatings. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2016, 84, p. 1601-1613.
• [12] L.M. Berger, S. Saaro, T. Naumann, M. Kasprowa, F. Zahalka. Influence of feedstock powder characteristics and spray processes on microstructure and properties of WC - (W,Cr)2C - Ni hardmetal coatings. Surface & Coatings Technology, 2010, 205 (4), p. 1080-1087.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).