Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Tribological wear analysis of Ti-Al composite coatings applied with the cold spray method

Rutkowska-Gorczyca Małgorzata, Wiśniewski Marcin, Dziubek Mateusz, Kowalewski Piotr, Winnicki Marcin

Tribologia

|

2023

|

nr 3

63--70

EN

The possibility of using the low-pressure cold gas spraying (LPCS) method to create composite coatings has been known and used for a long time. This method makes it possible to create coatings from physically and chemically different powders and to regenerate components damaged during operation. Composite coatings of titanium and aluminium at different weight concentrations were selected for the study. The research was conducted to optimise the influence of the chemical composition of the composite coatings on their tribological properties. This paper presents the results of tribological wear testing of composite coatings applied using the low-pressure cold gas spray (LPCS) method. Wear resistance tests were performed using the ball-on-plate method in reciprocating motion using a steel ball. Tribological testing of the coatings included determining the effect of contact force on wear and the value of the kinetic coefficient of friction of the friction pairs tested. The study determined the optimum chemical composition of the Ti-Al composite coatings to improve wear properties.

PL

Możliwość zastosowania metody niskociśnieniowego natrysku zimnym gazem (LPCS) do tworzenia powłok kompozytowych jest znana i wykorzystywana od bardzo dawna. Metoda ta pozwala na tworzenie powłok z różnych pod względem fizycznym i chemicznym proszków oraz na regenerację elementów uszkodzonych podczas eksploatacji. Do badań wybrano kompozytowe powłoki tytanu i aluminium przy różnych stężeniach wagowych. Badania przeprowadzono w celu optymalizacji wpływu składu chemicznego powłok kompozytowych na ich właściwości tribologiczne. W pracy zaprezentowano wyniki badań zużycia tribologicznego powłok kompozytowych nanoszonych z zastosowaniem metody niskociśnieniowego natrysku zimnym gazem (LPCS). Badania odporności na zużycie wykonano przy użyciu metody ball-on-plate, w ruchu posuwisto-zwrotnym z wykorzystaniem stalowej kulki. Badania tribologiczne powłok obejmowały określenie wpływu siły nacisku na zużycie oraz wartość współczynnika tarcia kinetycznego badanych par trących. Badania pozwoliły określić optymalny skład chemiczny kompozytowych powłok Ti-Al w celu poprawy właściwości eksploatacyjnych.

2

Analysis of the Tribological Properties of Cu-aTiO2 Composite Coatings Applied by the Cold Spray Method

Rutkowska-Gorczyca Małgorzata, Ptak Anita, Winnicki Marcin

Tribologia

|

2020

|

nr 4

51--57

EN

The properties of copper have been known and used for a very long time, and research has also been carried out for a long time to expand the applications of this material. One of the methods increasing the bactericidal and bacteriostatic effect of copper is modification by means of the TiO2 phase. The research was conducted in order to determine the impact of modification of copper coatings with TiO2 titanium dioxide on their tribological properties. The paper presents the results of studies on tribological wear of composite coatings applied on steel using the method of low-pressure cold gas spraying (LPCS). The tests of resistance to abrasive wear were carried out in a ball-disc combination in reciprocating motion. The analysis of the resistance to abrasive wear of the tested coatings included the determination of the impact of the pressure force on the intensity of wear and the kinetic friction coefficient of the tested friction pairs. It was found that the samples covered only with copper coatings were characterized by a higher value of friction coefficient in relation to the substrate made of AISI 316l steel. The modification of copper with the submicron particles TiO2 fraction does not increase the value of friction coefficient. The value of this parameter is maintained at a similar level regardless of the applied counterspecimen.

PL

Właściwości miedzi są znane i wykorzystywane od bardzo dawna, od dawna również są prowadzone badania nad zwiększeniem możliwości zastosowania tego materiału. Jedną z metod zwiększających działanie bakteriobójcze i bakteriostatyczne miedzi jest modyfikacja fazą TiO2 . Badania przeprowadzono w celu określenia wpływu modyfikacji powłok miedzianych ditlenkiem tytanu TiO2 na ich właściwości tribologiczne. W pracy zaprezentowano wyniki badań zużycia tribologicznego powłok kompozytowych nanoszonych na stal metodą niskociśnieniowego natrysku zimnym gazem (LPCS). Badania odporności na zużycie ścierne wykonano w skojarzeniu kula–tarcza, w ruchu posuwisto-zwrotnym. Analiza odporności na zużycie ścierne badanych powłok obejmowała określenie wpływu siły nacisku na intensywność zużywania i współczynnik tarcia kinetycznego badanych par trących. Stwierdzono, że próbki pokryte wyłącznie powłoką miedzianą charakteryzują się wyższą wartością współczynnika tarcia, w stosunku do podłoża ze stali AISI 316l. Modyfikacja miedzi frakcją submikronowych cząstek TiO2 nie powoduje zwiększenia wartości współczynnika tarcia. Wartość tego parametru zostaje zachowana na podobnym poziomie niezależnie od zastosowanego obciążenia przeciwpróbki.

3

Galwaniczne powłoki niklowe na stopach magnezu

Boczkal Sonia, Gawlik Maciej, Karaś Michał, Kozik Anna, Mitka Monika, Nowak Marek, Żelechowski Janusz

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2020

|

nr 3-4

72--76

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wytwarzania kompozytowych powłok niklowych zbrojonych cząstkami węglika krzemu o wielkości nanometrycznej. Powłoki osadzano elektrolitycznie na podwarstwie Ni-P z kąpieli typu Wattsa z dodatkami substancji organicznych. Przedstawiono mikrostruktury uzyskanych powłok, wyniki badań korozyjnych oraz badań przyczepności powłok metodą udaru cieplnego.

EN

The paper presents the results of the studies of electrodeposited composite nickel coatings reinforced with nanometer-size silicon carbide particles. The coatings have been deposited on the Ni-P sublayer in Watts-type solution with organic additives. The microstructure of the coatings, as well as the results of corrosion tests and coating adhesion tested with the method of the heat shock have been also presented.

4

Badania odporności na zużycie ścierne kompozytowych powłok (stop kobalt-WC) wytworzonych metodą LENS

Klimek Joanna, Dworecka-Wójcik Julita, Durejko Tomasz, Zasada Dariusz

Inżynieria Powierzchni

|

2020

|

nr 1-2

38--47

PL

Powłoki metaliczne umacniane fazą wzmacniającą należą do szeroko stosowanych materiałów odpornych na zużycie. W pracy podjęto próbę wytworzenia powłok kompozytowych w układzie osnowa metaliczna (stop kobaltu) – faza wzmacniająca (węglik wolframu) stosując w tym celu technikę Laser Engineered Net Shaping (LENS). Otrzymane powłoki poddano ocenie jakości metalurgicznej (poprzez obserwacje mikroskopowe), badaniom mikrotwardości w strefie przejściowej powłoka-podłoże oraz badaniom odporności na zużycie ścierne w warunkach tarcia suchego. W tym celu wykorzystano dwie różne techniki badawcze: metodę kula-tarcza oraz badania odporności w luźnym ścierniwie. W przypadku każdej z metod zastosowano tę samą siłę docisku oraz liczbę obrotów tarczy/rolki. Przeprowadzone badania wykazały, że ubytek masy powłok poddanych badaniom odporności na zużycie w luźnym ścierniwie był znacznie większy w odniesieniu do metody kula-tarcza.

EN

Metallic coatings strengthened by the reinforcing phase are among the widely used wear-resistant materials. The work attempted to produce composite coatings in the metallic matrix system (cobalt alloy) – reinforcing phase (tungsten carbide) fabricated by the Laser Engineered Net Shaping (LENS) technique. The obtained coatings were assessed by metallurgical quality (microscopic observations), microhardness test in coating-substrate transition zone and tests of abrasive wear resistance under dry friction conditions. For this purpose, two different test methods were used: the ball-on-disc method and the rubber wheel abrasion test method. For each method, the same test parameters were used, such as force and number of disc/ roller rotations. The conducted tests showed that the weight loss of the coatings subjected to wear resistance tests in loose abrasive was much greater compared to the ball-on-disc method.

5

Nickel Composite Coatings Reinforced Nano SiC Particles

Nowak M., Mizera J., Kłyszewski A., Dobkowska A., Boczkal S., Kozik A., Koprowski P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 2

935--940

EN

The paper presents the results of the electrodeposition of nickel composite coatings reinforced with the nano size SiC ceramic particles. The type and size of the ceramic particles or organic additives used play a important role during electrodeposition processes. A Watts type galvanic bath with various organic additives was used. These additives were: 2-sulfobenzoic acid imide, dioctyl sulfosuccinate sodium salt (DSS), sodium dodecyl sulfate, tris (hydroxymethyl) aminomethane and hexamethyldisilizane. The nickel composite coating was electrodeposited on a 2xxx aluminum alloy series substrate (EN-AW 2017) with zinc interlayer. The work concerns the determination of the impact of the change in the zeta potential of SiC nanoceramic particles used on properties of composite coatings (wear resistance, corrosion, etc.). The paper characterized the composite nickel coatings on aluminum alloy using SEM techniques, wear resistance tests by TABER method and coating adhesion to the substrate using the “scratch test” method. The corrosion resistance of coatings was also tested using electrochemical methods. The research allowed to determine the effect of SiC nanoceramic particle size on the value of the zeta potential in the model KCl solution.

6

MHD Supported Electroreduction of Formate Nickel Complexes with Simultaneous Incorporation of TiO2 Particles

Mech K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 1

219--227

EN

The present work concerns analysis of the possibilities of synthesis of Ni-TiO2 composite coatings from electrolytes containing formate nickel complexes. A magnetic field was applied as an additional factor enabling modification of properties of the synthesized coatings through its influence on electrode processes. The presented data describes the effect of electrode potential, TiO2 concentration in the electrolyte as well as the value of the magnetic field induction vector on the deposition rate, composition, current efficiency, structure, surface states and morphology of synthesized coatings. The studies were preceded by thermodynamic analysis of the electrolyte. The obtained results indicated possibilities of synthesis of composites containing up to 0.97wt.% of TiO2. Depending on applied electrolysis conditions current efficiency amounted to from 61.2 to 75.1%.

7

Wpływ parametrów procesu współosadzania elektrochemicznego na jakość otrzymanych kompozytów Co-nanoC

Urbańczyk Ewelina, Urbańczyk Weronika, Hylińska Kamila, Stolarczyk Agnieszka, Maciej Artur, Simka Wojciech

Przemysł Chemiczny

|

2019

|

T. 98, nr 2

268--273

PL

Zaprezentowano wyniki badań dotyczące otrzymywania powłok kompozytowych zawierających kobalt oraz nanometryczne formy węgla. Przedstawiono wpływ stosowanej kąpieli oraz parametrów procesu współosadzania elektrochemicznego na jakość wytworzonych kompozytów. Stwierdzono, że zarówno rodzaj kąpieli, jak i gęstość prądu oraz czas prowadzenia procesu współosadzania elektrochemicznego mają istotny wpływ na jakość otrzymanych powłok kompozytowych. Zwiększenie gęstości prądu oraz wydłużenie czasu procesu powoduje otrzymanie kompozytu o zwartej strukturze oraz równomiernym zabudowaniu powierzchni metalu powłoką kompozytową. Kompozyty Co-nanoC wykazują wysoką aktywność w alkalicznym roztworze zawierającym mocznik. Wytworzone elektrody z powodzeniem mogą być wykorzystane jako anody w procesie utleniania mocznika.

EN

Co and graphene (G), graphene oxide (GO) or multiwall nanotubes (MWCNT)-contg. composite coatings were prepd. on Cu surfaces from galvanic baths based on (i) CoSO₄ or (ii) CoSO₄ + CoCl₂ solns. as well as selected C form. Type of bath (i or ii), current d. deposition of the composite coating (7 or 8 A/dm²) and deposition time (60 min for G or GO as well as 15 or 30 min for MWCNT) were variable process parameters. The surface structure of composite coatings was evaluated by scanning electron microscopy, while thickness of the coatings by microscopic anal. of cross-sections. The most homogeneous distribution of the nanometric C form in the composite coatings was achieved for the variant with G and then with GO in bath (ii). An increase in the current d. resulted in an increase in the thickness of the composite coating.

8

Decomposition process of Sm2Zr2O7+8YSZ composite TBC systems in conditions of hot corrosion

Moskal Grzegorz, Jucha Sebastian

Ochrona przed Korozją

|

2019

|

nr 10

338--340

EN

Accelerated decomposition of the Sm2Zr2O7+8YSZ system in the form of air plasma sprayed thermal barrier coatings under the condition of Na2SO4 impact was shown in this article. The analyzed TBC systems were composite coatings with formula 50/50 of weight % of both structural elements deposited on In 625 alloy with NiCrAlY bond-coat. The thickness of the ceramic insulation layers was ca. 350 μm. The hot corrosion test was made at temperature 920 and 970°C in liquid deposits of sodium sulfate. Obtained data of phase analysis showed that the expected reaction related to the formation of samarium sulfates or oxysulfates is negligible but relatively strong effects of pyrochlore Sm2Zr2O7 decomposition to fluorite phase as well as the creation of cubic ZrO2 by probable absorption of Sm2O3 oxide were detected.

PL

Przyspieszony proces rozpadu fazowego natryskiwanych plazmowo kompozytowych powłokowych barier cieplnych typu Sm2Zr2O7+8YSZ w warunkach oddziaływania ciekłych osadów soli Na2SO4 został scharakteryzowany w niniejszym artykule. Badaniom poddano system TBC składający się z warstwy ceramicznej o proporcji składników 50/50 w procentach masowych. Powłoka natryskana została na podłożu ze stopu In625 z międzywarstwą typu NiCrAlY. Grubość ceramicznej warstwy izolacyjnej wynosiła ok. 350 μm. Badania odporności na korozję wysokotemperaturową przeprowadzono w temperaturze 920 i 970°C w środowisku ciekłych osadów solnych siarczanu sodu. Uzyskane dane w postaci wyników badań dyfrakcyjnych składu fazowego wykazały, że oczekiwany efekt reakcji w postaci generowania siarczanów i tlenosiarczanów samaru jest pomijalnie mały. Relatywnie silniejszym zaobserwowanym efektem był natomiast stwierdzony rozpad cyrkonianu samaru Sm2Zr2O7 o sieci pirochloru do formy strukturalnej fluorytu, jak również tworzenie się sześciennej formy tlenku ZrO2, który powstał prawdopodobnie w wyniku pochłonięcia tlenku samaru Sm2O3.

9

Using composite coatings containing solid lubricants to minimize friction in piston combustion engines for aviation

Posmyk Andrzej, Myalski Jerzy

Composites Theory and Practice

|

2019

|

R. 19, nr 1

3--6

EN

The paper presents the results of research on a composite coating with a polymer resin matrix containing glassy carbon microparticles as the modifying phase acting as a solid lubricant for piston aircraft engines. Comparative tests were carried out on a T-11 tribological tester at the temperature of 80°C, pressure of p = 8 MPa and relative velocity v = 0.55 m/s of a cam/push rod contact coated with a developed coating (RGC) and a cam/push rod contact coated with a reference coating (RC). 2 mg of AeroShell 100 oil were added to the contact for 10 hours of rubbing. This lubrication simulates the operating conditions of the combustion engine components after lubrication loss. As a result of the tests, it was found that the developed coating can work 10 hours after the lubrication disappears because the coating is porous and absorbs the oil during heating up to the engine's operating temperature. The oil sorption is indicated by the increase in the mass of the sample with the coating. Thanks to the coating material anchored in the roughness valleys of the push rod surface soaked with oil, the coefficient of friction, despite evaporation of the volatile parts of the oil, does not exceed µ = 0.1, which prevents seizure of the contact. The contact with the reference coating seized after 8.5 hours of sliding. The tests of the developed coating on the engine dynamometer as well as in the aircraft confirmed the usefulness of the developed coating.

PL

Przedstawiono wyniki badań przeznaczonej do tłokowych silników lotniczych powłoki kompozytowej z osnową z żywicy polimerowej zawierającej jako fazę modyfikującą mikrocząstki węgla szklistego pełniącego rolę smaru stałego. Wykonano badania porównawcze na testerze tribologicznym T-11 w temperaturze 80°C przy nacisku p = 8 MPa i prędkości względnej v = 0,55 m/s skojarzeń krzywka/popychacz pokryty opracowaną powłoką (RGC) oraz krzywka/popychacz pokryty powłoką referencyjną (RC). Do skojarzenia podano 2 mg oleju AeroShell 100 na 10 h współpracy. Takie smarowanie symuluje warunki pracy podzespołów silnika spalinowego po zaniku smarowania. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono, że opracowana powłoka może pracować 10 godzin po zaniku smarowania, ponieważ ta powłoka jest porowata i sorbuje olej podczas nagrzewania do temperatury pracy silnika. O sorbowaniu oleju świadczy przyrost masy próbki z powłoką. Dzięki materiałowi powłoki zakotwiczonemu we wgłębieniach chropowatości powierzchni popychacza nasączonemu olejem współczynnik tarcia mimo odparowania części lotnych oleju nie przekracza µ = 0,1, co zapobiega zatarciu skojarzenia. Skojarzenie z powłoką referencyjną zatarło się po 8,5 h współpracy. Badania opracowanej powłoki na hamowni silnikowej oraz w samolocie potwierdziły przydatność opracowanych powłok.

10

Structure and Properties of Ni/Diamond Nanocrystalline Coatings

Mazurek A., Trzaska M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 4

1309--1314

EN

This paper presents the results of research of Ni/diamond composite coatings produced by electrochemical reduction method. Research was focused on composite coatings with nickel matrix and diamond as a disperse phase and for comparison purposes on nanocrystalline nickel coatings. Ni/diamond composite coatings were produced in baths with different content of nanodiamond powder. The structures of the dispersed phase and the composite coatings were analysed by using X-ray diffraction, scanning electron microscopy and light microscopy. Measurements of selected properties of the coatings were performed, including roughness, microhardness, adhesion and abrasive wear resistance. The research results indicate that the produced coatings have a compact structure and good adherence to steel substrate. Moreover, nanocrystalline Ni/diamond composite coatings exhibit greater hardness and reduced abrasive wear resistance compared to nanocrystalline nickel coatings.

11

Effect of Various Organic Additives in Galvanic Bath on Properties of Ni-SiC Composite Coatings

Nowak M., Mizera J., Kłyszewski A., Dobkowska A., Boczkal S., Kozik A., Koprowski P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 4

1327--1333

EN

The paper presents the results of the electrodeposition of nickel composite coatings reinforced with the ceramic SiC particles. A Watts type galvanic bath modified with various organic additives was used. These additives were: 2-sulfobenzoic acid imide (LSA), dioctyl sulfosuccinate sodium salt (DSS), sodium dodecyl sulfate (SDS), tris (hydroxymethyl) aminomethane (THAM) and hexamethyldisilizane (HMDS). The nickel composite coating was electrodeposited on a 2xxx aluminum alloy series substrate (EN-AW 2017) with zinc interlayer. Studies concerned the effect of the applied organic additives on properties of composite coatings such as: microstructure, microhardness, adhesion to the substrate, corrosion resistance and roughness. The structure of the coatings was assessed by scanning electron microscopy and light microscopy. Based on the studies of zeta potential it was found that the bath modification had a significant impact on the amount of the ceramic phase embedded in metal matrix. The tests conducted in a model 0.01 M KCl solution were not fully representative of the true behavior of particles in a Watts bath.

12

Galwaniczne powłoki niklowe na stopach magnezu

Nowak M., Kozik A., Mitka M., Boczkal S., Gawlik M., Karaś M., Żelechowski J.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2018

|

nr 3-4

89--92

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wytwarzania kompozytowych powłok niklowych zbrojonych cząstkami węglika krzemu o wielkości nanometrycznej. Powłoki osadzano elektrolitycznie na podwarstwie Ni-P z kąpieli typu Wattsa z dodatkami substancji organicznych. Przedstawiono mikrostruktury uzyskanych powłok, wyniki badań korozyjnych oraz badań przyczepności powłok metodą udaru cieplnego.

EN

The paper presents the results of the studies of electrodeposited composite nickel coatings reinforced with nanometer-size silicon carbide particles. The coatings have been deposited on the Ni-P sublayer in Watts-type solution with organic additives. The microstructure of the coatings, as well as the results of corrosion tests and coating adhesion tested with the method of the heat shock have been also presented.

13

Preparation and properties of nanocrystalline Ni/graphene composite coatings deposited by electrochemical method

Cieślak G., Trzaska M.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2018

|

Vol. 20, nr 1

29--34

EN

The paper presents results of studies of composite nickel/graphene coatings produced by electrodeposition method on a steel substrate. The method of producing composite coatings with nanocrystalline nickel matrix and dispersion phase in the form of graphene is presented. For comparative purposes, the study also includes nano-crystalline Ni coatings produced by electrochemical reduction without built-in graphene flakes. Graphene was characterized by Raman spectroscopy, transmission and scanning electron microscopes. Results of studies on the structure and morphology of Ni and Ni/graphene layers produced in a bath containing different amounts of graphene are presented. Material of the coatings was characterized by SEM, light microscopy, X-ray diffraction. The microhardness of the coatings was examined by Knoop measurements. The adhesion of the coatings with the substrate was tested using a scratchtester. The influence of graphene on the structure and properties of composite coatings deposited from a bath with different graphene contents was determined.

14

Composite coatings with nickel matrix and graphene as dispersed phase

Gajewska-Midziałek A.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2018

|

Vol. 20, nr 1

54--59

EN

The paper presents the results of the studies of nickel-graphene composite coatings deposited by the electrochemical reduction method. A bath with low concentration of nickel ions, graphene as dispersed particles and organic compounds were used for deposition of the composite coatings nickel-graphene. The results of investigations of coatings deposited from the electrolyte containing 0.33, 0.5 and 1 g/dm3 graphene and two surface-active compounds were shown. The particles content in the coatings, the surface morphology, the cross-sectional structures of the coated samples, thickness and internal stresses were measured. Voltammetric method was used for examination of the corrosion resistance of samples of composite coatings in 0.5 M NaCl solution. The obtained results suggest that the content of incorporated graphene particles increases with an increasing amount of graphene in plating bath. The applications of organic addition agents was advantageous because it caused compressive stresses in the coatings. All of the nickel-graphene composite coatings had better corrosion resistance than the nickel coatings.

15

Powłoki kompozytowe Zn/C z dyspersją węglową wytwarzane metodą elektrochemiczną

Osuchowska E., Buczko Z.

Inżynieria Powierzchni

|

2018

|

nr 3

3--10

PL

W pracy przedstawiono nowe kierunki rozwoju w obszarze elektroosadzania cynku. Badano wpływ warunków prądowych i zastosowanego elektrolitu na skład powłoki oraz jej właściwości (morfologię, chropowatość, twardość, współczynnik tarcia). W większości przypadków w badanym zakresie zawartość węgla w powłoce rosła wraz ze wzrostem zawartości węgla w kąpieli. Badane powłoki kompozytowe Zn/C wykazywały wyższą mikrotwardość niż powłoki cynkowe. Rodzaj węgla wpływał na współczynnik tarcia otrzymywanych powłok kompozytowych. Najniższy współczynnik tarcia wykazywały powłoki z dodatkiem fazy dyspersyjnej zbliżonej do grafitu w porównaniu z powłokami cynkowymi i innymi kompozytami Zn/C.

EN

The current work presents new directions of development in the area of electroplating of zinc coatings . The influence of current conditions and applied electrolyte on the composition of the coating and its properties (morphology, roughness, hardness and coefficient of friction) were studied. In most cases, in the studied range, the carbon content in the coating increased with the increase of the carbon content in the bath. The tested Zn/C composite coatings showed higher microhardness than zinc coatings. The type of carbon influenced the coefficient of friction of the obtained composite coatings. The lowest coefficient of friction was observed in the coatings with the addition of a dispersion phase similar to graphite when compared to zinc and other Zn/C composite coatings.

16

Microstructure and thermal properties of Sm2Zr2O7 + 8YSZ composite TBC systems

Moskal G.

Inżynieria Materiałowa

|

2018

|

Vol. 39, nr 2

75--83

EN

The article present results of microstructural investigation of so called composite type of thermal barrier coating of Sm2Zr2O7 + 8YSZ type deposited by air plasma spraying process with powders mass ratio 50/50, 25/75 and 75/25, respectively. For comparison standard 8YSZ coating was deposited as well. The internal structure quality assessment and surface topography characterization of obtained TBC`s were carried out. The ceramic layers were analysed for phase composition and residual stress. The coatings’ thickness was measured and vertical porosity was quantitatively and qualitatively characterized. Also the crystallite size of both samarium zirconate and yttria stabilized zirconia was evaluated. The obtained results were used for adjusted value of thermal conductivity calculation on the basis of results obtained from thermal diffusivity measurements at temperature between 20 and 1100°C.

PL

Celem prowadzonych badań jest charakterystyka podstawowych parametrów mikrostrukturalnych powłokowych barier cieplnych typu Sm2Zr2O7 + 8YSZ, klasyfikowanych w literaturze fachowej jako powłoki kompozytowe. Zakres badań obejmował analizę mikrostruktury powłok trzech typów różniących się proporcją udziału poszczególnych składników fazowych i oznaczonych odpowiednio 25% 8YSZ + 75% Sm2Zr2O7, 50% 8YSZ + 50% Sm2Zr2O7 i 75% 8YSZ + 25% Sm2Zr2O7. Wszystkie warianty otrzymano metodą natrysku plazmowego w powietrzu na stopie In625 z międzywarstwą typu NiCrAlY o grubości ok. 125 μm. Grubość warstw ceramicznych w omawianych trzech przypadkach wynosiła ok. 300 μm. Zakres badań obejmował oględziny wizualne oraz profilometryczną charakterystykę ilościową i jakościową powierzchni zewnętrznej powłok TBC po procesie natryskiwania plazmowego. Dokonano również oceny topograficznej powierzchni z użyciem technik skaningowej mikroskopii elektronowej. W drugim obszarze badań przeprowadzono ocenę budowy wewnętrznej warstw ceramicznych z uwzględnieniem udziału ilościowego poszczególnych składników fazowych oraz określono w sposób jakościowy i ilościowy udział porów sferycznych, horyzontalnych oraz wertykalnych, przy czym jako punkt odniesienia potraktowano powierzchnię swobodną powłoki. Wykonano także badania charakteryzujące rozmieszczenie poszczególnych składników stopowych (fazowych), co miało na celu określenie stopnia jednorodności powłoki. Wykonano również badania charakteryzujące wielkość krystalitów poszczególnych składników strukturalnych, tj. faz 8YSZ i Sm2Zr2O7. Oceniono również stan naprężeń metodą dyfrakcyjną. Przeprowadzono analizy charakteryzujące dyfuzyjność cieplną otrzymanych powłok i na tej podstawie oraz wyników pomiarów porowatości obliczono wartość współczynnika przewodnictwa cieplnego i skorygowanego przewodnictwa cieplnego w funkcji temperatury. Wyniki badań mikrostruktury, w tym porowatości, udziału poszczególnych składników fazowych oraz wielkości krystalitów, stanowiły podstawę do interpretacji uzyskanych wyników pomiarów dyfuzyjności cieplnej.

17

Microstructure of NiAl + 15 wt.% CrB2 nano-crystalline composite coatings obtained through co-milling of NiAl and CrB2 powders

Szlezynger M., Morgiel J., Rogal Ł., Poliarus O., Kurtyka P.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 3

149--155

EN

The development of a new deposition method allowing to obtain thick composite coatings is of both scientifically and practical importance. The one presented in this paper is based on a negative side effect taking place during the mechanical synthesis of alloys, i.e. sticking of milled material to the surfaces of both the vial and balls. The experiment covered the comilling of NiAl (~45 µm) with 15 wt.% CrB2 (~40 µm) powders together with nickel platelets used as the substrates and steel balls. The above processing performed at 200 rpm resulted in a steady increase in the thickness of the rubbed-in buildup on the platelet surfaces allowing coatings of 4, 11, 22 and 33 µm to be produced after 4, 8, 16 and 32 hours. The OM, XRD and TEM investigations showed that such coatings are characterized by a gradient microstructure with heavily dislocated but coarser grains near the substrate and a more porous inner part formed with rounded well fused agglomerates of greatly refined crystallites. The CrB2 were only slightly larger than the NiAl ones and were distributed quite uniformly. Most of the coating was found well fused with the substrate, but occasional voids and porosity at the substrate/coating interface were also noted. It is worth noting that applying the proposed method allowed the authors to produce a thick, gradient and mostly nano-crystalline NiAl and CrB2 composite coating.

PL

Rozwój nowych metod osadzania powłok kompozytowych jest istotny z naukowego i praktycznego punktu widzenia. Metoda proponowana obecnie bazuje na negatywnym zjawisku zachodzącym w czasie mechanicznej syntezy stopów, tj. oklejaniem mielonym materiałem kul i naczynia w którym prowadzony jest proces. Obecny eksperyment obejmował współmielenie stalowymi kulami proszków NiAl (~45 μm) z 15 wt.% CrB2 (~40 μm) z płytkami Ni zastosowanymi jako podłoża. Proces ten, prowadzony przy 200 obr./min, skutkował ciągłym powiększaniem grubości powłok do 4, 11, 22 i 33 μm odpowiednio po 4, 8, 16 i 32 godz. Badania z wykorzystaniem mikroskopii optycznej, transmisyjnej oraz dyfraktometrii rentgenowskiej wykazały, że powłoki te charakteryzuje budowa gradientowa z warstwą silnie zdefektowanych, ale stosunkowo dużych krystalitów przy podłożu stopniowo zastępowanych nanokrystalicznym porowatym materiałem w formie silnie spojonych aglomeratów. Krystality CrB2 wykazywały niewiele mniejsze rozdrobnienie od NiAl oraz w przybliżeniu równomierny rozkład w intermetalicznej osnowie. Powłoki w większej części wykazywały dobre spojenie z podłożem, ale obecność pustek oraz porowatości penetrującej od granic z podłożem była dokumentowana. Należy podkreślić, że zastosowanie proponowanej metody umożliwia wytworzenie grubych, gradientowych i w przeważającej części nanokrystalicznych kompozytowych powłok.

18

Composite coatings including solid lubricants designed for aviation

Posmyk A., Myalski J.

Composites Theory and Practice

|

2018

|

R. 18, nr 1

3--6

EN

The article presents the fundamentals of the manufacturing, structure and selected properties of composite coatings (RGC) developed at the Silesian University of Technology designed for the aviation industry. The tribological properties of the developed coatings were compared with the properties of coatings used to date (TLML). The primary purpose of the coatings developed by the authors is to extend the time of correct operation of selected contacts of aircraft piston engines after the loss of lubrication due to a failure during flight. This time is necessary to fly to a safe landing place. Ensuring correct operation of the contact, i.e. maintaining the coefficient of friction at a level to prevent seizing, is possible due to a coating of a composite layer containing solid lubricants on the sliding surfaces. In the RGC coating, it is a glassy carbon and in the TLML coating it is molybdenum disulphide. During sliding with an insufficient amount of oil, more intensive wear of the coating takes place. Since the lubrication does not work, wear products are removed from the friction zone much more slowly. A mixture is formed from the wear products of the solid lubricant and oil residues, which is deposited on the cooperating surfaces, reducing friction. Even after the coating was worn off, the coefficient of friction in the conducted tests did not exceed 0.04. The developed coating can work at 120°C, with pressure p = 0.4÷2.0 MPa and at sliding velocity v = 0.55 m/s up to 30 minutes without being completely worn out. The TLML coating after about 24 minutes was worn out.

PL

Przedstawiono podstawy wytwarzania, budowę i wybrane właściwości opracowanych w Politechnice Śląskiej powłok kompozytowych (RGC) przeznaczonych dla lotnictwa. Właściwości tribologiczne opracowanych powłok porównano z właściwościami powłok stosowanych dotychczas (TLML). Podstawowym celem opracowanych przez autorów powłok jest wydłużenie czasu poprawnej pracy wybranych skojarzeń tłokowych silników lotniczych po zaniku smarowania spowodowanego awarią podczas lotu. Czas ten jest niezbędny na dolot do miejsca bezpiecznego lądowania. Zapewnienie poprawnej pracy skojarzeń, tj. utrzymanie współczynnika tarcia na poziomie zabezpieczającym przed zatarciem, jest możliwe dzięki naniesieniu na współpracujące powierzchnie powłok kompozytowych zawierających smary stałe. W powłoce RGC jest to węgiel szklisty, a w powłoce TLML dwusiarczek molibdenu. Podczas współpracy ślizgowej, przy niewystarczającej ilości oleju, ma miejsce intensywniejsze zużywanie powłoki. Ponieważ smarowanie nie funkcjonuje, produkty zużycia są usuwane ze strefy tarcia znacznie wolniej. Z produktów zużycia smaru stałego i resztek oleju tworzy się mieszanina, która jest osadzana na współpracujących powierzchniach, zmniejszając tarcie. Nawet po zużyciu powłoki współczynnik tarcia w przeprowadzonych badaniach nie przekraczał 0,04. Opracowana powłoka może pracować w temperaturze 120°C, przy nacisku p = 0,4÷2,0 MPa i prędkości v = 0,55 m/s, do 30 minut nie ulegając całkowitemu zużyciu. Powłoka TLML po około 24 minutach została zużyta.

19

Polyvinylpyrrolidone/Silicon Dioxide Composite Thin Films - Preparation and Analysis of Properties

Tański T., Matysiak W., Zaborowska M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

211--215

EN

The purpose of this study was to produce composite thin films with polyvinylpyrrolidone (PVP) matrix with nanoparticles of silicon dioxide (SiO2 ) as the reinforcing phase (5 and 10%) using spin coating method and to investigate the influence of mass concentration of silica particles and process parameters on the morphology and optical properties of the obtained PVP/SiO2 nanocomposite coatings. The composite layer topography examination, made using atomic force microscope (AFM), showed the increase of roughness due to the increase of silica mass concentration in thin films. UV-Vis spectroscopy analysis showed that with the increase of SiO2 nanoparticles in polymer matrix and use of higher rotation speed, the absorbance level decrease. Besides, composite layers with 10% mass concentration relative to polymer concentration were characterized by wider energy band gap, so it can be concluded that obtained nanocomposite thin films can be used as protective layers against UV radiation, with zero absorption in the range of visible light wavelengths.

20

Microstructure and mechanical properties of Ni-WC thermal sprayed composite coatings

Bober M., Jakubowski J., Radziszewski A., Senkara J.

Advances in Materials Science

|

2018

|

Vol. 18, nr 4(58)

24--34

EN

The paper presents results of investigations of the microstructure and selected properties of improved composite coatings consisting mainly of nickel matrix reinforced by WC particles. The coatings were obtained by flame spraying of powders mixture on non-alloy steel substrates with following material remelting. Structural investigations were performed using both optical and electron microscopy. The distribution of microhardness and abrasion resistance of deposited coatings were also determined. The complex structure of coatings and resulting high wear withstand are the consequence of an intensive action of liquid matrix with dissolving tungsten carbide particles and formation of secondary phases.