Mikrostruktura powłok ZrO2 natryskiwanych plazmowo po przetopieniu laserem

• Autorzy: Iwaszko J. , Przerada I. , Fila K.

Warianty tytułu

EN

The microstructure of the plasma-sprayed ZrO2 coatings after laser remelting treatment

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym celem pracy była analiza mikrostruktury powłok tlenkowych na bazie ZrO2 wytworzonych metodą natryskiwania plazmowego i przetopionych za pomocą lasera CO2 o ciągłej charakterystyce pracy. W badaniach mikrostruktury wykorzystano mikroskopię optyczną, skaningową mikroskopię elektronową oraz mikroskopię konfokalną; wykonano także ocenę ilościową porowatości oraz badania geometrii powierzchni. Przeprowadzone badania pozwoliły zobrazować wielkość i charakter zmian mikrostrukturalnych wywołanych przetopieniem i dokonać oceny tych zmian. We wszystkich analizowanych przypadkach stwierdzono znaczącą redukcję porowatości powłok po obróbce laserowej, przy jednoczesnej zmianie morfologii pozostałych w powłoce porów. Obróbce przetopieniowej towarzyszyła wyraźna sferoidyzacja porów i ich koalescencja. W przypadku porów zlokalizowanych w pobliżu granicy powłoka-podłoże wykazano, że ich obecność stanowi w znacznej mierze konsekwencję przekształcania się obszarów, w których pierwotnie występował lokalny brak przyczepności materiału natryskiwanego do podłoża. Charakterystyczną cechą powłok przetopionych był zanik cech laminarności budowy typowej dla powłok wytwarzanych metodą APS, a wynikającej z metodyki nanoszenia tworzywa powłokowego na podłoże. Przetopieniu powłoki tlenkowej towarzyszyło ponadto wyraźne rozdrobnienie mikrostruktury, homogenizacja materiału i zmiana morfologii wyjściowych faz. Konsekwencją zmian w mikrostrukturze i budowie materiału natryskiwanego był znaczący wzrost twardości i odporności na ścieranie analizowanych powłok.

EN

The basic objective of the study was an analysis of the microstructure of ZrO2-based complex oxide coatings obtained by the plasma spraying method, and remelted with the use of the CO2 laser in the continuous operation mode. The optical microscopy, the scanning electron microscopy, and the confocal microscopy techniques were used in the investigation of the microstructure. Besides, a quantitative assessment of porosity and investigation of the surface morphology were performed. The investigations in question allowed us to illustrate the extent and nature of changes caused by the laser surface treatment. In all the analysed cases a significant reduction of porosity of the coatings was observed after the laser treatment with a simultaneous change in the morphology of pores in the coating. Together with the remelting treatment distinct spheroidization of the pores and their coalescence occurred. As for the pores located close to the base-coating interface it was demonstrated that their presence to a large extent results from the transformation of the local areas originally showing lack of adherence of the sprayed material to the base. A characteristic feature of the remelted coatings was the loss of laminability of the microstructure which is typical for the coatings obtained by the use of the APS method, and it results from the methodology of spraying of the coating material over the base. Additionally, distinct fragmentation of the microstructure, homogenization of the material, and a change in the morphology of the output phases were observed with the remelting treatment of the oxide coatings. Significant increases of hardness and abrasion resistance of the analyzed samples were observed as the effects of changes in the microstructure of the sprayed materials.

Słowa kluczowe

PL

powłoki ZrO2; mikrostruktura; przetapianie laserem

EN

ZrO2 coatings; microstructure; laser remelting

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 66, nr 1
• Strony: 14--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Iwaszko J.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Przerada I.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Fila K.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Inżynierii Materiałowej, ul. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Sivakumar, R., Mordike, B. L.: High temperature coatings for gas turbine blades: a review, Surf. Coat. Techn., 37, (1989), 139.
• [2] Planche, M. P., Liao, H., Normand, B., Codded, C.: Relationships between NiCrBSi particle characteristics and corresponding coating properties using different thermal spraying processes, Surf. Coat. Techn., 200, (2005), 2465.
• [3] Friis, M., Persson, Ch., Wigren, J.: Influence of particle in-flight characteristics on the microstructure of atmospheric plasma sprayed yttria stabilized ZrO2, Surf. Coat. Techn., 141, (2001), 115.
• [4] Krishnan, R., Dash, S., Kesavamoorthy, R., Babu Rao, C., Tyagi, A. K., Raj, B.: Laser surface modification and characterization of air plasma sprayed alumina coatings, Surf. Coat. Techn., 200, (2006), 2791.
• [5] Cellard, A., Garnier, V., Fantozzi, G., Baret, G., Fort, P.: Wear resistance of chromium oxide nanostructured coatings, Ceram. Int., 35, (2009), 913.
• [6] Chwa, S. O., Ohmori, A. : The influence of surface roughness of sprayed zirconia coating on laser treatment, Surf. Coat. and Techn., 148, (2001), 88.
• [7] Batista, C., Portinha, A., Ribeiro, R. M., Teixeira, V., Costa, M. F., Oliveira, C. R.: Surface laser-glazing of plasma-sprayed thermal barrier coatings, Appl. Surf. Sci., 247, (2005), 313.
• [8] Xie, G., Zhang, J., Lu, Y., He, Z., Hu, B., Zhang, D., Wang, K., Lin, P.: Influence of laser treatment on the corrosion properties of plasma-sprayed Ni-coated WC coatings, Appl. Surf. Sci., 253, (2007), 9198.
• [9] Iwaszko, J., Kształtowanie struktury i składu fazowego przetapianych powłok tlenkowych ZrO2 i Al2O3, seria Monografie nr 140, Częstochowa 2008.