Microstructure and adhesive-cohesive strenght of nickel, tungsten carbide and chromium oxide thermal spray coatings
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Instituto Tecnológico Metropolitano (ITM)
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Four thermal spray coatings were applied by oxy-fuel process onto ASTM A743 CA6NM (13Cr-4Ni) steel, namely: two Ni-rich alloys, a chromium oxide and a combined tungsten carbide/Ni-Cr particles coating. The microstructure and adhesive/cohesive strength of the coatings were studied and related to the surface preparation parameters (preheating temperature and surface roughness). The microstructures were studied by XRay diffraction (XRD), scanning electron (SEM) and light optical (LOM) microscopy and hardness was measured according to ASTM E384 standard. The adhesive/cohesive strength was measured according to ASTM C633 standard. The microstructure of the coatings showed porosity (8% for bond coatings and from 15 to 30% for ceramic coatings) within acceptable values for flame spraying Homogeneous coating thicknesses of circa 0.5 mm were obtained. Adhesive strength was among 10 to 19 MPa for most of coatings. The coating-substrate adhesive strength was satisfactory in most cases and significant variations (higher than 25%) in adhesive/cohesive strength were induced by changes in surface preparation parameters, especially in the case of WC/Co-Ni coating.
Se aplicaron cuatro recubrimientos por aspersión térmica por combustión con material de aporte en polvo: dos aleaciones ricas en níquel, un recubrimiento de óxido de cromo y un recubrimiento rico en carburos de tungsteno y partículas de Ni-Cr, sobre acero inoxidable ASTM A743 grado CA6NM. Se estudió la microestructura de los depósitos y la variación en la resistencia adhesivo-cohesiva de las capas de acuerdo con la norma ASTM C633, en función de los parámetros de preparación de la superficie (temperatura de precalentamiento y rugosidad superficial). La caracterización microestructural fue realizada utilizando difracción de rayos X (DRX) y microscopía óptica (MO) y electrónica de barrido (MEB), las mediciones de dureza fueron realizadas de acuerdo con la norma ASTM E384. Los ensayos de resistencia adhesivo-cohesiva fueron realizados bajo norma ASTM C633. Los recubrimientos presentaron microestructuras con niveles de defectos del orden de 8% para capas base y entre 15 y 30% para capas cerámicas, las cuales son aceptables para la técnica empleada. En todos los casos se obtuvieron espesores de capas homogéneos del orden de 0.5 mm. La resistencia adhesivo-cohesiva alcanzó entre 10 y 19 MPa para la mayoría de las capas. Los valores alcanzados de adherencia fueron satisfactorios en la mayoría de los casos y, en términos generales, la resistencia adhesivo-cohesiva incrementó significativamente (mayor al 25%) al modificar los parámetros de preparación de las superficies especialmente para el recubrimiento WC/Co-Ni.
Se aplicaron cuatro recubrimientos por aspersión térmica por combustión con material de aporte en polvo: dos aleaciones ricas en níquel, un recubrimiento de óxido de cromo y un recubrimiento rico en carburos de tungsteno y partículas de Ni-Cr, sobre acero inoxidable ASTM A743 grado CA6NM. Se estudió la microestructura de los depósitos y la variación en la resistencia adhesivo-cohesiva de las capas de acuerdo con la norma ASTM C633, en función de los parámetros de preparación de la superficie (temperatura de precalentamiento y rugosidad superficial). La caracterización microestructural fue realizada utilizando difracción de rayos X (DRX) y microscopía óptica (MO) y electrónica de barrido (MEB), las mediciones de dureza fueron realizadas de acuerdo con la norma ASTM E384. Los ensayos de resistencia adhesivo-cohesiva fueron realizados bajo norma ASTM C633. Los recubrimientos presentaron microestructuras con niveles de defectos del orden de 8% para capas base y entre 15 y 30% para capas cerámicas, las cuales son aceptables para la técnica empleada. En todos los casos se obtuvieron espesores de capas homogéneos del orden de 0.5 mm. La resistencia adhesivo-cohesiva alcanzó entre 10 y 19 MPa para la mayoría de las capas. Los valores alcanzados de adherencia fueron satisfactorios en la mayoría de los casos y, en términos generales, la resistencia adhesivo-cohesiva incrementó significativamente (mayor al 25%) al modificar los parámetros de preparación de las superficies especialmente para el recubrimiento WC/Co-Ni.