ФОРМУВАННЯ МЕТАЛОКЕРАМІЧНИХ ПЛАЗМОВИХ ПОКРИТТІВ З ДОДАВАННЯМ ГІДРОКСИДУ АЛЮМІНІЮ
Ключові слова:
атмосферне плазмове напилення, гідроксид алюмінію, композиційні покриття, мікротвердістьАнотація
Газотермічне напилення за рахунок незначного нагрівання, мінімізації теплових деформацій та відсутності структурних змін в поверхневому шарі деталі дозволяє ефективно формувати захисні композиційні покриття різноманітних складів. Одним з найперспективніших вважаються покриття з оксидом алюмінію, що характеризується високою твердістю, термостійкістю, хімічною інертністю та високими теплозахисними та електроізоляційними властивостями. Серед інших газотермічних методів плазмове напилення є найуніверсальнішим та ефективнішим. У роботі за рахунок комбінації дротяного (дріт марки ER5356 ) плазмового напилення з одночасною подачею порошкового матеріалу сформовано композиційне покриття, що складається с алюмінієвої матриці та частинок гідроксиду алюмінію. Показано, що мікроструктура покриття має характерну лускату будову з пористістю близько 15 %. Мікротвердість алюмінієвої матриці становить 0,32 ГПа. Частинки гідроксиду алюмінію та продуктів його розкладу частково викришуються під час підготовки мікрошліфів, що пояснюється формуванням конгломератів та недостатнім змочуванням їх частинками алюмінію в процесі формування покриття. Встановлено, що під час напилення спостерігається активне виділення водяної пари внаслідок процесу термічної дегідратації гідроксиду алюмінію у плазмовому струмені. Подальше формування оксидної кераміки у структурі покриття пропонується за рахунок проведення термічної обробки за температури 900 °С протягом 2 годин. Металографічний аналіз зразків показав формування на місці гідроксиду алюмінію часток оксиду алюмінію різного фазового складу з мікротвердістю 5,2…7,2 ГПа. Зазначено значне зменшення кількості металевої світлої фази порівняно зі станом після напилення, що пояснюється окисленням алюмінію продуктами розкладання гідроксиду алюмінію у процесі термічної обробки. Границя поділу «покриття–основа» характеризується наявністю дифузійної зони глибиною близько 80 мкм. За допомогою рентгенофазового аналізу встановлено, що покриття після термічної обробки містить: 52,2 % корунду (α-Al2O3), 4,5 % γ-Al2O3, 28,2 % алюмінію, 13,7 % заліза, 1,5 % кремнію.
Посилання
W. Zhao, et al., “Developing rotary swaging process for improving the performance of wire-arc sprayed Al/Al2O3 composite coating,” Surface and Coating Technology, vol. 484, pp. 130840, 2024, https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.130840 .
J. Cheng, et al., “Microstructure and tribocorrosion behavior of Al2O3/Al composite coatings: role of Al2O3 addition,” Journal of Thermal Spray Technology, vol. 29, pp. 1741-1751, 2020. https://doi.org/10.1007/s11666-020-01062-1 .
J. Huang, Y. Liu, and H. Li, “Al/Al2O3 composite coating deposited by flame spraying for marine applications: alumina skeleton enhances anticorrosion and wear performance,” Journal of Thermal Spray Technology, vol. 23(4), pp. 676-683, 2014. https://doi.org/10.1007/s11666-014-0056-7 .
N. Ullah, et al, “Cold spraying of Al-5Si/Al2O3 composite coatings on AZ31 Mg alloy: Microstructure, adhesion strength, and tribological properties,” Surface and Coating Technology, vol. 479, pp. 130543, 2024. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.130543 .
X. Yu, et al., “Microstructure and wear-resistant behaviors of Al2O3-TiO2 reinforced Ni-based composite coating plasma-sprayed on 6061 aluminium alloy,” Surface and Coating Technology, vol. 487, pp. 131032, 2024. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.131032 .
W. Li, Y. Yang, H. Li, X. Zhang, Y. Wang, and W. Tian, “TEM characterization and reaction mechanism of composite coating fabricated by plasma spraying Nb–SiC composite powder,” Ceramic International, vol. 49, pp. 15055-15064, 2023. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.01.088 .
A. Encalada, et al., “Wear behavior of HVOF sprayed cobalt-based composite coatings reinforced with Cr3C2,” Wear, vol. 546-547, pp. 205310, 2024. https://doi.org/10.1016/j.wear.2024.205310 .
А. А. Карпеченко, і М. М. Бобров, «Вплив передрекристалізаційної термічної обробки на фізико-механічні властивості функціональних електродугових композиційних покриттів,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 2, с. 94-100, 2022. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2022-161-2-94-100 .
Y. Huang, et al., “Study on properties of pure Al coatings and Al/SiC composite coatings by plasma transferred wire arc spraying,” Journal of Thermal Spray Technology, vol. 33, pp. 1709-1724, 2024. https://doi.org/10.1007/s11666-024-01775-7 .
R. Manikandan, T. Arjunan, R. Akhil, and O. Nath, “Studies on micro structural characteristics, mechanical and tribological behaviours of boron carbide and cow dung ash reinforced aluminium (Al 7075) hybrid metal matric composite,” Composites Part B: Engineering, vol. 183, pp. 107668, 2020. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107668 .
W. Wang, D. Ren, X. Zhang, W. Du, S. Zhu, and H. Li, “Preparation and characterization of supersonic plasma sprayed Al–Al2O3–Cr2O3 composite coatings on magnesium alloy substrate,” Ceramics International, vol. 50, pp. 13388-13399, 2024. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.01.251 .
F. Aydin, “A review of recent developments in the corrosion performance of aluminium matrix composites,” Journal of Alloys and Compounds, vol. 949, pp. 169508, 2023. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.169508 .
В. В. Примаченко, В. В. Мартиненко, Е. Л. Карякіна, К. І. Кущенко, і Л. А. Дергапуцька, «Електронномікроскопічні дослідження фазо- і структуроутворення у процесі термообробки гідраргіліту,» Вісник НТУ «ХПІ», № 4, с. 115-120, 2008.
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
