HVOF sprayed nanostructured composite coatings with a reduced friction coefficient

• Autorzy: Żórawski W. , Makrenek M. , Góral A. , Zimowski S.

Warianty tytułu

PL

Płomieniowo natryskane naddźwiękowo nanostrukturalne powłoki kompozytowe z obniżonym współczynnikiem tarcia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Nanostructured materials provide new possibilities, which enable creating composite structures with much better properties than composites obtained from conventional materials. Such a solution facilitates combining selected features of different nanomaterials in order to obtain a composite with the required durability, thermal, insulation, tribological, etc. properties. In the case of a composite containing a solid lubricant, it is comprised of a nanostructured matrix, providing mechanical durability, and an evenly distributed nanostructured solid lubricant. A study of the tribological properties of composite HVOF sprayed from nanostructured WC-12Co mixed with nanostructured Fe₃O₄, having the properties of the solid lubricant is presented. The coatings were sprayed by means of a Hybrid Diamond Jet system. A T-01 ball on disc tribological tester was used to determine the coefficient of friction on the basis of friction force obtained in the course of continuous measurement at a set load. The result of investigations was compared with properties of coatings sprayed with standard WC-12Co/ Fe₃O₄.

PL

Materiały nanostrukturalne stwarzają nowe możliwości, które pozwalają na tworzenie struktur kompozytowych o właściwościach znacznie lepszych niż te otrzymywane z materiałów konwencjonalnych. Takie rozwiązanie umożliwia łączenie wybranych właściwości różnych nanomateriałów w celu uzyskania kompozytu, który będzie posiadał wymagane właściwości wytrzymałościowe, tribologiczne, cieplne i inne. W przypadku kompozytów zawierających smar stały składają się one z nanostrukturalnej matrycy zapewniającej wytrzymałość mechaniczną i równomiernie rozłożonego nanostrukturalnego smaru stałego. W artykule przedstawiono badania właściwości tribologicznych płomieniowo natryskanego naddźwiękowo kompozytu będącego mieszaniną nanostrukturalnego proszku WC-12Co i nanostrukturalnego proszku Fe₃O₄ o właściwościach smaru stałego. Powłoki kompozytowe zostały natryskane z użyciem systemu do płomieniowego natryskiwania naddźwiękowego Hybrid Diamond Jet. Tester tribologiczny T-01 typu kulka-pierścień został użyty do zbadania współczynnika tarcia na podstawie pomiaru siły tarcia otrzymanej w wyniku ciągłego pomiaru przy ustalonym obciążeniu. Wyniki badań zostały porównane z właściwościami powłok płomieniowo natryskanymi naddźwiękowo z konwencjonalnych proszków WC-12Co/Fe₃O₄.

Słowa kluczowe

EN

solid lubricant; composite coating; HVOF

PL

smar stały; powłoka kompozytowa; płomieniowe natryskiwanie naddźwiękowe

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 4
• Strony: 139--147
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Żórawski W.

• Kielce University of Technology, Laser Research Processing Centre, ul. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Poland

autor

Makrenek M.

• Kielce University of Technology, Faculty of Management and Computer Modelling, ul. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce, Poland

autor

Góral A.

• Institute of Metallurgy and Materials Science PAS, Cracow, ul. Reymonta 25, 30-059 Kraków, Poland

autor

Zimowski S.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, ul. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• 1. Burakowski T.: Aerologia. Powstanie i rozwój. ITeE – PIB, Radom 2007.
• 2. Bach F. W., Laarmann A., Wenz T.: Modern Surface Technology, WILEY-VCH Verlag GmbH 2006.
• 3. Donnet C., Erdemir A.: Historical developments and new trends in tribological and solid lubricant coatings. Surface and Coatings Technology Volume: 180-181, Complete, March 1, 2004, pp. 76–84.
• 4. Bolelli G., Candeli A., Lusvarghi L., Manfredini T., Denoirjean A., Valette S., Ravaux A., Meillot E.: “Hybrid” plasma spraying of NiCrAlY+Al2O3+h-BN composite coatings for sliding wear applications. Wear 378-379 (2017) 68–81.
• 5. Chunjie Huang, Wenya Li, Yingchun Xie, Marie-Pierre Planche, Hanlin Liao, Ghislain Montavon: Effect of Substrate Type on Deposition Behavior and Wear Performance of Ni-Coated Graphite/Al Composite Coatings Deposited by Cold Spraying. Journal of Materials Science & Technology 33 (2017) 338–346.
• 6. Jie Chen, Xiaoqin Zhao, Huidi Zhou, Jianmin Chen, Yulong An, Fengyuan Yan: Microstructure and tribological property of HVOF-sprayed adaptive NiMoAl–Cr3C2–Ag composite coating from 20°C to 800°C. Surface & Coatings Technology 258 (2014) 1183–1190.
• 7. Zhang G., Yuan X., Dong G.: The tribological behavior of Ni–Cu–Ag-based PVD coatings for hybrid bearings under different lubrication conditions. Tribology International 43(2010)197–201.
• 8. Heshmat H., Hryniewicz P., Walton II J.F., Willis J.P., Jahanmir S., DellaCorte C.: Low-friction wear-resistant coatings for high-temperature foil bearings Tribology International Volume: 38, Issue: 11–12, pp. 1059–1075.
• 9. Pytko S.: Podstawy tribologii i techniki smarowania. Wyd. AGH, Kraków 1989.
• 10. Hebda M.: Procesy tarcia, smarowania i zużywania maszyn. ITeE – PIB, Warszawa – Radom 2007.
• 11. Shtertser A., Muders C., Veselov S., Zlobin S., Ulianitsky V., Jiang X., Bataev V.: Computer controlled detonation spraying of WC/Co coatings containing MoS2 solid lubricant. Surface & Coatings Technology Volume: 206, Issue: 23, July 15, 2012, pp. 4763–4770.
• 12. Du H., Sun C., Hua W. G., Zhang Y. S. and Han Z., et al.: Fabrication and evaluation of D-gun sprayed WC– Co coating with self-lubricating property. WC–Co coating with self-lubricating property was deposited by detonation gun. Tribology Letters, 2006, Volume 23, Number 3, pp. 261–266.
• 13. Yuan Jianhui, Zhu Yingchun, Zheng Xuebing, Ji Heng, Yang Tao.: Fabrication and evaluation of atmospheric plasma spraying WC–Co–Cu–MoS2 composite coatings. Journal of Alloys and Compounds, Volume 509, Issue 5, 3 February 2011, pp. 2576–2581.
• 14. Barbezat G.: Application of thermal spraying in the automobile industry. Surface and Coatings Technology 201 (2006) 2028–2031.
• 15. Ford M., Fisher M.: Method for coating combustion engine cylinders by Plasma Transfered Wire Arc Thermal Spray. MSE 121 Spring 2010.
• 16. Borisov Y. S., Harłamow A., Sidoenko S.Ł., Adatowska E.N.: Gazotemiczeskije pokrytija iż poroszkowych mateiałow, Kijów, Naukowaja Dumka 1987.
• 17. Ma X. Q., DeCarmine T., Xiao T. D.: Plasma Sprayed High Lubricity Nanocomposite Coatings. International Thermal Spray Conference, Osaka 2004, pp. 812–819.
• 18. Fauchais P., Montavon G., Bertrand G.: From Powders to Thermally Sprayed Coatings. Journal of Thermal Spray Technology Volume: 19, Issue: 1–2, January 2010, pp. 56–80.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).