Microstructural characterization of Fe-Cu-Al-Al2O3 coatings prepared with cold gas spraying technique

• Autorzy: Kąc S. , Szelc J. , Kusiński J. , Matteazzi P. , Colella A. , Dosta S. , Fernandez J.

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka mikrostruktury powłok na bazie Fe-Cu-Al-Al2O3 natryskiwanych na zimno

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the investigation results of the influence of deposition parameters on: microstructure, chemical and phase composition of Fe-Cu-Al-Al2O3 coatings. The aim of this study is to develop an appropriate chemical composition and stmcture of the coatings based on Fe-Cu-Al-Al2O3 considering their adhesion to substrates, high wear resistance, etc. The substrate material for applied coating was carbon steel. Cold Gas Spraying technology was applied to deposit coatings at increasing gas temperature 600÷800°C and pressure 3.2÷4.0 MPa. The microstructure of coatings was examined with light microscopy (LM), scanning (SEM) and transmission (TEM) electron microscopy. Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) was utilized to identify the chemical composition of the coatings. X-ray diffraction (XRD) and electron diffraction in TEM were used to identify the phases in coatings. The experiments revealed a strong effect of deposition parameters on the structural and chemical composition of the Fe-Cu-Al + Al2O3 SCG sprayed coatings. The electron microscopy and X-ray diffraction examinations revealed that coatings are made up of nanometric complex metallurgical phases (complex iron, copper and alumina phases) and have good bonding with the substrate.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących wpływu parametrów osadzania na mikrostrukturę, skład chemiczny i fazowy powłok na bazie Fe-Cu-Al-Al2O3. Celem badań było opracowanie składu chemicznego i struktury powłok, uwzględniając ich przyczepność do podłoża, odporność na ścieranie itp. Podłożem dla nanoszonej powłoki była stal węglowa. Proces natryskiwania powłok przeprowadzono w temperaturze gazu 600÷800°C pod ciśnieniem 3,2÷4,0 MPa. Mikrostrukturę otrzymanych powłok analizowane za pomocą mikroskopu świetlnego (LM) i skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Do identyfikacji pierwiastków w powłokach zastosowano metodę mikroanalizy rentgenowskiej (EDS). Do analizy fazowej otrzymanych powłok użyto rentgenowskiej analizy fazowej (XRD) oraz transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM). Przeprowadzone eksperymenty ujawniły znaczący wpływ parametrów osadzania techniką natryskiwania na zimno na skład chemiczny i fazowy powłok Fe-Cu-Al + Al2O3. Badania przeprowadzone za pomocą mikroskopii elektronowej oraz rentgenowskiej analizy fazowej wykazały, że powłoki są wytworzone z nanometrycznych złożonych faz (złożone fazy zawierające żelazo, miedź oraz aluminium), jak również mają dobre połączenie z podłożem.

Słowa kluczowe

EN

cold gas spraying; FeCuAl-Al2O3 coatings; microstructure; TEM; SEM; EDS; X-ray

PL

natryskiwanie na zimno; FeCuAl-Al2O3; powłoki; mikrostruktura; TEM; SEM; EDS; X-ray

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 299--302
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Kąc S.

• AGH University of Science and Technology, Kraków

autor

Szelc J.

• AGH University of Science and Technology, Kraków

autor

Kusiński J.

• AGH University of Science and Technology, Kraków

autor

Matteazzi P.

• MBM Nanomaterialia, Treviso, Italy

autor

Colella A.

• MBM Nanomaterialia, Treviso, Italy

autor

Dosta S.

• Univesity of Barcelona (Thermal Spray Centre), Barcelona, Spain

autor

Fernandez J.

• Univesity of Barcelona (Thermal Spray Centre), Barcelona, Spain

Bibliografia

• [1] Karimi M., Fartaj A., Rankin G., Vanderzwet D., Birth W., Villafuerte J.: Numerical Simulation of the cold gas dynamic spray process. J. Therm. Spray. Technol. 15 (4) (2006) 518÷523.
• [2] Alkhimov A. P., Papyrin A. N, Kosarev V. F. Nesterovich N. I., Shushpanov M. M.: Gas-dynamic spraying method for applying a coating. US Patent 5, 302, 414.
• [3] Dykhuizen R. C., Smith M. F.: Gas dynamic principles of cold spray. J. Therm. Spray. Technol. 7 (2) (1998) 205÷212.
• [4] Li C.-J., Li W.-Y., Wang Y.Y.: Effect of spray angle on deposition characteristics in cold spraying, Thermal Spray. Advancing the Science and Applying the Technology (2003) 91÷96.
• [5] Champagne K. V.: The cold spray materials deposition process. Cambridge Woodhead Publishing (2007) 1÷7.
• [6] Kusinski J., Kac S., Matteazzi P., Colella A., Dosta S., Fernandez J., Celis J.-P., Georgiou E.: The FeCuAl-A120, coating deposited by means of supersonic technique - microstructure and properties. Inżynieria Materiałowa 6 (2012) 354÷357.
• [7] Tokarev A. O.: Structure of aluminum powder coatings prepared by cold gas dynamic spraying. Met. Sci. Heat. Treat. (1996).
• [8] Assadi H., Gartner F., Stoltenhoff T., Kreye H.: Bonding mechanism in cold gas spraying. Acta Materialia 51 (2003) 4380÷43 89.
• [9] Karthikeyan T., Laha K., Balani A., Agarwal A., Munroe N.: Microstructural and electrochemical characterization of cold-sprayed 1100 aluminum coating. Paper 017, Proceedings of ITSC, Osaka (2004).
• [10] Georgiou E. P., Achanta S., Dosta S., Fernandez J., Matteazzi P., Kusinski J., Piticescu R. R., Celis J. P.: Structural and tribological properties of supersonic sprayed Fe-Cu-Al-A120, nanostructured cermet. Applied Surface Science 275 (2013) 142÷147.