Natryskiwane zimnym gazem powłoki odporne na ścieranie

• Autorzy: Kusiński J. , Kąc S. , Kowalski K. , Matteazzi P. , Dosta S. , Georgiou E.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2018.14

Warianty tytułu

EN

Wear resistant coatings deposited by cold gas spraying

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Naukowym i technologicznym celem badań było wytworzenie nanostrukturalnych powłok FeCuAl-Al2O3, WC-CoAl, Ni-Sn, TiC/Ti o grubości od 45 do 500 μm. Nanoproszki charakteryzujące się strukturą krystaliczną i równomiernym rozmieszczeniem składników otrzymywano, stosując wysokoenergetyczną syntezę mechaniczną. Proszek o strukturze nanokrystalicznej był nanoszony na podłoże bez istotnych zmian jego struktury i właściwości, z wykorzystaniem nowej technologii (natryskiwania zimnym gazem – CGS), pozwalającej uzyskiwać powłoki o dużej gęstości. Mikrostrukturę oraz skład chemiczny nanoproszków i nanoszonych powłok analizowano, wykorzystując mikroskopię świetlną, TEM, STEM, SEM/EDS, XPS oraz XRD. Ponadto mierzono współczynnik tarcia oraz odporność na ścieranie powłok. Przeprowadzone badania wykazały, że mikrostruktura powłok odpowiada strukturze nanoszonych proszków. Dzięki nanostrukturalnej budowie powłok, właściwej proporcji faz twardych i miękkich, natryskiwane zimnym gazem powłoki wykazują lepsze właściwości trybologiczne w porównaniu z materiałami standardowo stosowanymi w przemyśle i bioinżynierii.

EN

The basic scientific and technological aim of the research was the generation of nano-structured FeCuAl-Al2O3, WC-CoAl, Ni-Sn, TiC/Ti coatings having thicknesses of about 100-500 μm. High energy ball milling synthesis allowed the production of powders characterized by fine and homogeneous chemical distribution of elements, and an "ultrafine" (nanometer scale) crystalline structure. A new powerful deposition technology (Cold Gas Spray – CGS) was used to transfer the nanophased powder onto the substrate in the form of a dense coating with very little or no change of crystal structure and properties. The microstructure and composition of all prepared nano-powders and deposited coatings were investigated using light microscopy, TEM, STEM, SEM/EDS, XPS and XRD techniques. Hardness, and measurement of the coefficient of friction and wear resistance were carried out on the deposited coatings. It was found that the microstructure of the powder is maintained in the deposited coating. The nano phased structure, with an appropriate balance of hard and soft phases, allows the CGS coatings to exhibit better tribological properties than that of the examined benchmark materials.

Słowa kluczowe

PL

mechaniczna synteza; powłoki metal/ceramika; mikrostruktura; twardość; testy tribologiczne

EN

high energy ball milling; cermet coatings; microstructure; hardness; tribological tests

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Mechanika
• Rocznik: 2018
• Tom: z. 90 [298], nr 2
• Strony: 175--186
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kusiński J.

• AGH Kraków, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Kąc S.

• AGH Kraków

autor

Kowalski K.

• AGH Kraków

autor

Matteazzi P.

• MBN Nanomaterialia, Treviso, Italy

autor

Dosta S.

• University of Barcelona, Spain

autor

Georgiou E.

• Catholic University of Leuven, Belgium

Bibliografia

• 1. Rickerby D.S., Matthews A.: Advanced Surface Coatings: a Handbook of Surface Engineering, Chapman and Hall, New York 1991.
• 2. Burakowski T., Wierzchoń T.: Surface engineering of metals: principles, equipment, technologies, CRC Press, 1999.
• 3. Davis J.R.: Editor, Surface Engineering for Corrosion and Wear Resistance, ASM International, 2001.
• 4. Jodoin B., Ajdelsztajn L., Sansoucy E., Zúñiga A., Richer P., Lavernial E.J.: Effect of particle size, morphology, and hardness on cold gas dynamic sprayed aluminum alloy coatings, Surface Coatings Technol., 201 (2006) 3422-3429.
• 5. Fauchais P., Vardelle A., Dussoubs B.: Quo vadis thermal spraying?, J. Thermal Spray Technol., 10 (2001) 44-66.
• 6. Senderowski C.: Żelazowo-aluminiowe intermetaliczne systemy powłokowe uzyskiwane z naddźwiękowego strumienia metalizacyjnego, Wydawnictwo WAT, Warszawa 2015.
• 7. Assadi H., Gärtner F., Stoltenhhoff T., Kreye H.: Acta Materialia, 51 (2003) 379-4394.
• 8. Cadney S., Brochu M., Richer P., Jodoin B.: Cold gas dynamic spraying as a method for freeforming and joining materials, Surface Coatings Technol., 202 (2008) 2801-2806.
• 9. Georgiou E.P., Achanta S., Dosta S., Fernandez J., Matteazzi P., Kusiński J., Piticescu R.R., Celis J.-P.: Structural and tribological properties of supersonic sprayed Fe-Cu-Al-Al2O3 nanostructured cermets, Applied Surface Scie., 275 (2013) 142-147.
• 10. Leyens C., Peters M., eds.: Titanium and titanium alloys, Wiley-VCh., Weinheim 2003.
• 11. Alman D.E., Hawk J.A.: The abrasive wear of sintered titanium matrix–ceramic particle reinforced composites, Wear, 225-229 (1999) 629-639.
• 12. Kąc S., Szwachta G., Kusiński J., Matteazzi P., Colella A., Dosta S., Fernandez J., Garcia-Forgas J.: Structural and chemical investigation into Ti/TiC coatings deposited with Cold Gas Spraying (CGS), Mater. Eng., 35 (2014) 150-153.
• 13. Guilemany J.M., Dosta S., Nin J., Miguel J.R.: Study of the properties of WC-Co nanostructured coatings sprayed by high-velocity oxyfuel, J. Thermal Spray Technol., 14 (2005) 405-413.
• 14. Basak A.K., Celis J.-P., Vardavoulias M., Matteazzi P.: Effect of nanostructuring and Al alloying on friction and wear behaviour of thermal sprayed WC-Co coatings, Surface Coatings Technol., 206 (2012) 3508-3516.
• 15. Kusiński J., Kąc S., Kowalski K., Dubiel B., Dymek S., Czyrska-Filemonowicz A., Dosta S., Celis J.-P., Georgiou E., Matteazzi P.: Microstructural characterization of nanostructured supersonic sprayed Ni-Sn coatings after wear tests at elevated temperature, Int. J. Mater. Research, 106 (2015) 750-757.
• 16. Matteazzi P., Alcala M.: Mechanomaking of Fe/Al2O3 and FeCr/Al2O3 nanocomposites powders fabrication, Mater. Sci. Eng. A, 230 (1997) 161-170.

Uwagi

PL

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