Natryskiwane zimnym gazem powłoki odporne na ścieranie

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.

Pełny tekst (pdf)

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.