Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Use of Cluster Analysis to Assess the Wear Resistance of Cermet Coatings Sprayed by High Velocity Oxy-Fuel on Magnesium Alloy Substrate

Jonda Ewa, Fydrych Dariusz, Łatka Leszek, Myalska-Głowacka Hanna

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 4

216--227

EN

Cermet coatings are one of the best surface protection of machine elements against wear. On the other hand, the most universal and economically justified method of applying such coatings is high velocity oxy-fuel (HVOF) spraying. This method makes it possible to produce coatings characterized by compact structure, low porosity and very good adhesion to the substrate. All these fundamental properties contribute to the high wear resistance of these coatings. However, carrying out full wear tests (e.g. ball-on-disc) is time-consuming, especially when it is necessary to select the proper feedstock material and carefully selected process parameters. The aim of the following researches was to statistically investigate the possibility of replacing long-term wear resistance tests with estimation of this performance on the basis of determining the fundamental mechanical properties of the coatings. Three types of coating materials were selected: WC-12Co, WC-10Co-4Cr and WC-20Cr3C2-7Ni, which were deposited on AZ31 magnesium alloy substrates from three different spray distances: 320, 360 and 400 mm. On the basis of the tests carried out and using cluster analysis techniques (the Ward and k-means methods), the relative similarity between the obtained coatings was determined. The applied methodology allowed to select from the analyzed cermet coatings such samples that were characterized by improved resistance to abrasive wear. The obtained results of the analyzes were also referred to the results of tests of resistance to abrasive wear.

2

The Effect of HVOF Spray Distance on Solid Particle Erosion Resistance of WC-based Cermets Bonded by Co, Co-Cr and Ni Deposited on Mg-alloy Substrate

Jonda Ewa, Łatka Leszek, Lont Aleksandra, Gołombek Klaudiusz, Szala Mirosław

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 2

115--128

EN

Magnesium alloys are very interesting engineering materials because of their high strength-to-density ratio. On the other hand, they are characterized by low hardness as well as low erosion resistance. Because of these reasons, their applications in the industry are very limited. The article presents the results of the high velocity oxy-fuel (HVOF) spraying of the hard cermet coatings onto AZ31 magnesium alloy substrate. Three feedstock powders were used in the process with composition (wt.%): WC-12Co, WC-10Co-4Cr and WC-20Cr3C2Ni. The spray distance (SD) was selected as a variable parameter with values equal to 320 and 400 mm. Observations carried out under a scanning electron microscope (SEM) revealed a typical HVOF-sprayed microstructure with a compact structure and low porosity (below 3 vol.%). The hardness of the manufactured coatings, ranging from 912 HV0.2 to 1328 HV0.2, what was significantly higher than the substrate. The solid particle erosion tests were carried out according to the ASTM G76-04 standard. Erosive experiments were done for 30°, 60° and 90° inclination angles of the nozzle using Al2O3 abrasive. Erosion tests confirm that cermets exhibit substantial erosion resistance better than the substrate. The highest erosion resistance was noted for WC-10Co-4Cr coatings. The erosion rate for cermet coatings was mostly below 0.9 mg/min, whereas for the AZ31 it was more than 1.5 mg/min. In the case of the average erosion value, it was between 12 and 22 times lower than for the substrate. Results analysis reveal that shorter spray distance decreases porosity, increases hardness, and finally supports erosion resistance of the cermets.

3

The comparison of the effect of powder morphology on the microstructure and mechanical properties of WC-Co-Cr coatings HVOF-sprayed on substrates made of alloy AZ31

Górnik Monika, Jonda Ewa, Łatka Leszek

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2022

|

Vol. 66, No. 6

7--14

EN

The paper presents results of comparative tests concerning the effect of the morphology and particle size of the WC-Co-Cr coating material on the microstructure and mechanical properties of coatings sprayed (using the high velocity oxy-fuel method (HVOF)) on substrates made of magnesium alloy AZ31. The tests involved the use of two types of commercial powders, i.e. agglomerated and sintered powder (AS) (Höganäs, Amperit 558.074) and sintered powder (S) (Höganäs, Amperit 554.071). The microstructures of the coatings were observed using digital light microscopy and scanning electron microscopy. The tests also involved the determination of porosity and roughness as well as measurements of instrumental hardness (HIT) and Young’s modulus (EIT ). The microscopic observations revealed that the coatings were characterized by the relatively compact, dense and uniform structure as well as good adhesion to the substrate. The porosity of the S-type coating was approximately 1.5 times higher than that of the AS-type coating. In addition, the S-type coating was visibly thinner (than the AS-type coating), which could be ascribed to a lower powder feed rate applied during the spraying process. The surface of the AS-type coating was characterized by lower roughness (Ra = 4.5 ± 0.1 μm) than that of the S-type coating (Ra = 5.8 ± 0.3 μm). The differences in terms of instrumental hardness (HIT) and instrumental Young’s modulus (EIT) were also small. However, it could be noticed that the more compact structure and lower porosity of the AS-type coating resulted in the obtainment of slightly higher values of both HIT and EIT.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań porównania wpływu morfologii oraz wielkości cząstek materiału powłokowego WC-Co-Cr na mikrostrukturę i własności mechaniczne powłok natryskiwanych płomieniowo naddźwiękowo (High Velocity Oxy-Fuel) na podłoże ze stopu magnezu AZ31. Do badań wybrano dwa rodzaje handlowego proszku: aglomerowany i spiekany (AS) – Höganäs, Amperit 558.074 oraz spiekany (S) – Höganäs, Amperit 554.071. Obserwacje mikrostruktur wytworzonych powłok wykonano przy użyciu mikroskopów: cyfrowego świetlnego oraz skaningowego elektronowego. Określono także porowatość i chropowatość oraz zmierzono twardość instrumentalną (HIT) i moduł Younga (EIT). Na podstawie wykonanych obserwacji mikroskopowych stwierdzono, że wytworzone powłoki charakteryzują się stosunkowo zwartą, gęstą oraz jednolitą strukturą i dobrze przylegają do podłoża. Porowatość powłoki S jest ok. 1,5 razy większa niż w przypadku powłoki AS. Ponadto charakteryzuje ją widocznie mniejsza grubość niż powłoki AS, co jest związane z mniejszym wydatkiem podawania proszku w trakcie procesu natryskiwania. Powierzchnia powłoki AS odznacza się mniejszą chropowatością niż powłoki S, odpowiednio: Ra = 4,5 ± 0,1 µm i Ra = 5,8 ± 0,3 µm. Różnice w wartości twardości instrumentalnej (HIT) oraz instrumentalnego modułu Younga (EIT) są również niewielkie, jednakże można zauważyć, że bardziej zwarta budowa oraz niższa porowatość powłok AS wpływają na uzyskanie nieznacznie wyższych wartości zarówno HIT, jak i EIT.

4

Comparative Analysis of Mechanical Properties of WC-based Cermet Coatings Sprayed by HVOF onto AZ31 Magnesium Alloy Substrates

Jonda Ewa, Łatka Leszek

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2021

|

Vol. 15, no 2

57--64

EN

Magnesium alloys are very interesting engineering materials due to their very high strength to density ratio (the best among metallic alloys). However, because of low hardness as well as low resistance against erosion, abrasion and corrosion, their applications in the industry is very limited. In order to improve mechanical performances, deposition of hardening coating by thermal spraying was proposed. In this work, the WC-based coatings with different binder (Co or Ni) and co-hardening additives (Cr or Cr3C2) manufactured by high velocity oxy-fuel (HVOF) were studied. These coatings were deposited onto AZ31 magnesium alloy. The crucial problem is obtaining good-adhered coating without damage the substrate, because of relatively low temperature resistance of magnesium alloys (about 300 °C). To solve this problem, HVOF method, which is low temperature and high velocity, was proposed. Also an important role plays process parameters (e.g. spray distance, fuel medium, type of nozzle). The goal of the study was to compare three types of cermet coatings manufactured from commercially available powders (WC-Co, WC-Co-Cr and WC-Cr3C2-Ni) in terms of their microstructure features, microhardness, instrumented indentation and fracture toughness. Results revealed that selected process parameters made it possible to obtain well-adhered coating with good fulfillment of the surface unevenness of the AZ31 substrate. The most noticeable effect was influence of cobalt matrix on higher hardness (1.4 – 1.6 GPa) and Young modulus (330 – 340 GPa) of deposited coatings in compare to the nickel matrix ones (1.2 GPa and 305 GPa, respectively). The same trend was observed in case of fracture toughness, c.a. 6.5 MPa·m1/2 for Co-matrix and 4.9 MPa·m1/2 for Ni-matrix

5

Tribological properties of plasma and HVOF sprayed composite coatings

Żórawski W., Bokuvka O., Skrzypek S.

Przegląd Spawalnictwa

|

2012

|

R. 84, nr 8

28-34

EN

This paper presents the properties of plasma and HVOF thermally sprayed coatings obtained by blending the NiCrBSi and Fe2O3 powders. The deposition was performed by means of the Plancer PN-120 and the Diamond Jet guns for plasma spraying and HVOF spraying, respectively. The SEM (EDS) and XRD methods were employed to study the microstructure and phase composition of the produced coatings. Although the blended powders differ in particle size, shape, and distribution, it is possible to obtain composite coatings with an NiCrBSi matrix containing iron oxides. Except for a different microstructure, plasma and HVOF coatings have a different phase composition, which was examined using the Bruker D-8 Advance diffractometer. Studies of the coatings wear and scuffing resistance showed that an optimal content of Fe2O3 is about 26% for plasma sprayed coatings and 22,5% for HVOF deposited coatings.

PL

W pracy przedstawiono właściwości natryskanych plazmowo i HVOF powłok otrzymanych w wyniku wymieszania proszków NiCrBSi i Fe2O3. Natryskiwanie przeprowadzono w za pomocą plazmotronu Plancer PN-120 i systemu do natryskiwania naddźwiekowego Diamond Jet. Badania mikrostruktury i składu fazowego natryskanych powłok przeprowadzono wykorzystując SEM (EDS) i XRD. Wyniki ujawniły, że pomimo znacznych różnic wielkości, kształtu i rozkładu granulometrycznego proszków, możliwe jest uzyskanie powłok kompozytowych na osnowie NiCrBSi zawierających tlenki żelaza. Stosując dyfraktometr Bruker D-8 Advance, wykazano, że oprócz różnic mikrostrukturalnych, powłoki mają również odmienny skład fazowy. Badania zużycia powłok i ich odporności na zatarcie wykazały, że optymalna zawartość Fe2O3 wynosi ok. 26% dla powłok natryskiwanych plazmowo i 22,5% dla HVOF.

6

Analiza stabilności cieplnej i wybranych właściwości powłok typu FeAl otrzymanych metodą HVOF

Senderowski C., Łodziński K., Bojar Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

Vol. 32, nr 4

725-728

PL

W pracy przedstawiono analizę struktury powłok ochronnych FeAl po natryskiwaniu metodą HVOF i po dodatkowym wygrzewaniu w temperaturze 750°C i 950°C, co umożliwiło ocenę stabilności cieplnej powłok. Potwierdzono istotny wpływ błonek tlenkowych Al2O3 wytworzonych w warunkach metalizacji HVOF na stabilność strukturalną i fazową powłok. Pomimo znikomych oznak ujednorodnienia składu chemicznego powłoki po 10 godzinach wygrzewania w 750°C stwierdzono jej wyraźne umocnienie, zapewniające zachowanie po wygrzewaniu w tej temperaturze bardzo dobrych właściwości mechanicznych. Wygrzewanie w 950°C powoduje wyraźne zmniejszenie twardości powłoki z częściową rekrystalizacją w mikroobszarach silnie spłaszczonych ziaren. Pomimo to udział stabilnych i trwałych warstewek tlenków Al2O3 chroni powłokę przed dynamicznym utlenianiem w 950°C.

EN

Analysis of structure and properties of FeAl type intermetallic coating sprayed with HVOF method on steel substrate was done in as-sprayed conditio and after additional 10-hours lasting heating at 750 or 950°C in air. An important influence of Al2O3 oxide films on thermal stability of phase building and coating structure was stated. Despite of slight growth of chemical homogeneity of FeAl coating after thermal treatment at 750°C/10 h a distinct rise of hardness was measured securing its good mechanical integrity. Heating at 950°C/10 h causes a visible decrease of coating hardness but the presence of stable Al2O3 oxide films protects a further dynamic oxidation of coating material at such level of temperature, in air atmosphere.

7

Uwarunkowania technologiczne naddźwiękowej metalizacji płomieniowej HVOF do wytwarzania intermetalicznych powłok ochronnych Fe-Al dla potrzeb energetyki

Senderowski C., Łodziński K., Bojar Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 4

1213-1219

PL

W artykule przedstawiono efekty wykorzystania naddźwiękowego natryskiwania płomieniowego HVOF do otrzymania powłok intermetalicznych typu Fe-Al z udziałem warstw pośrednich NiAl i NiCr, w aspekcie wykorzystania ich w sektorze energetyki cieplnej. Przedstawiono uwarunkowania pracy wybranych elementów kotłów ze złożem fluidalnym i ich wpływ na degradację struktury stosowanych materiałów konstrukcyjnych. Dokonując szeregu eksperymentów natryskiwania HVOF, przedstawiono uwarunkowania towarzyszące procesowi naddźwiękowej metalizacji płomieniowej, mające bezpośredni wpływ na jakość metalurgiczną powłok Fe-Al natryskanych na stal kotłową 15HM. Na podstawie wyników badań dokonano wyboru parametrów natryskiwania HVOF, dla których uzyskano najkorzystniejszy zespół cech geometrycznych i fizykomechanicznych, charakteryzujących zarówno stan materiału powłoki, międzywarstwy, jak i podłoża. Rozważając jakość metalurgiczną powłok wzięto pod uwagę morfologię ziaren, niejednorodność składu chemicznego i budowę fazową oraz porowatość i stopień umocnienia powłok. Potwierdzono bardzo dobrą trwałość powłok FeAl40/ HVOF na zużywanie erozyjno-korozyjne w rzeczywistych warunkach eksploatacji osłony palnika kotła fluidalnego.

EN

The results of using supersonic HVOF flame spraying method to obtain Fe-Al intermetallic coatings with NiAl or NiCr interlayers, in terms of their use in thermal power sector are described in the paper. Working conditions of selected elements of the fluidized bed boilers and their effect on the degradation of the structure of structural materials are discussed. Based on the obtained results HVOF spraying parameters giving the best band of geometrical and physico-mechanical characteristic of the coating, the interlayers and the substrate were selected. Considering the quality of metallurgical coatings the grains morphology, the heterogeneity of chemical and phase composition, the porosity and the degree of material strengthening were analysed. Very good resistance of FeAl40/HVOF coatings to erosion and corrosion degradation in real conditions of fluidized-bed boiler burner casing exploitation proved.

8

Nowoczesne zastosowania natryskiwania cieplnego

Żórawski W.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2008

|

Z. 7

17-22

PL

Procesy natryskiwania cieplnego są obecnie szeroko stosowane w wielu gałęziach przemysłu. W artykule przedstawiono aktualne osiągnięcia związane z rozwojem tej technologii. W artykule zostały przestawiony rozwój natryskiwania cieplnego, porównane stosowane obecnie techniki natryskiwania oraz zaprezentowane nowe rozwiązania systemów do natryskiwania plazmowego i naddźwiękowego. Zostały omówione przykłady zastosowania natryskiwania plazmowego i naddźwiękowego w różnych gałęziach przemysłu oraz na przykładzie własnych doświadczeń.

EN

Nowadays thermal spraying is widely applied technology, which is used in many branches of industry. This paper shows state of the art thermal spraying. New systems for plasma and HVOF spraying and their applications are presented. This new method allows obtain coating properties, which are unattainable by conventional thermal spraing methods. Examples of industrial applications of HVOF and plasma spraying are described.

9

Badania struktury powłok kompozytowych natryśniętych plazmowo i naddźwiękowo

Żórawski W., Skrzypek S., Jamrozek J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2004

|

Vol. 71, nr 7-8

445-449

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań struktur powłok natryśniętych plazmowo i naddźwiękowo, otrzymanych z mieszaniny proszków NiCrBSi i Fe2O3. Przeprowadzono analizę składu granulometrycznego, chemicznego i fazowego natryskiwanych proszków. Badania mikrostruktury otrzymanych powłok pokazały, że zmieszaniny proszków o zróżnicowanej budowie i granulacji można otrzymać powłoki kompozytowe. Wykonana analiza fazowa wykazała różny ich skład fazowy w zależności od zastosowanej metody natryskiwania.

EN

This paper shows results of structure investigations of plasma HVOF sprayed coatings. The coating material was blend of NiCrBSi i Fe2O3 powders. Granulometric, chemical and phase analysis of spraying powders were carried out. Investogations of coating microstructures shows that sprayed blend of powders possessing different shape of graints and granulometry forms composite coating. The phase analysis showed different composition depended on applied spraying technique.