The surface modification of a mild and stainless steel by alumina sprayed coating were studied. The effects of surface roughness and bond coating layer on the adhesive strengthy and durability of sprayed specimens were also investiated. The adhesive strength of ceramic coating was affected by surface roughness and bond coating layer thinkness. That showed excellent undergrit blast time and bond coating layer; 60 sec and 0.15-0.33mm, respectively. The adhesive strength and densification of sprayed coating with air pressure were superior to those of without and fracture was mainly occured at alumina-bond coating interface. Under ambient atmosphere at $800^{\circ}C$, the oxides existed within bond coating layer promote diffusion of oxygen to lower durability of sprayed specimens. In this case, fracure was occured at sudstrate-bond coating interface.
The influence of NiCrAlY bond coating on the adhesion properties of an Fe thermal coating sprayed on an Al substrate was investigated. By applying a bond coat, an adhesion strength of 21MPa was obtained, which was higher than the 15.5MPa strength of the coating without the bond coat. Formation of cracks at the interface of the bond coat and the Al substrate was suppressed by applying the bond coat. Microstructural analysis of the coating interface using EBSD and TEM indicated that the dominant bonding mechanism was mechanical interlocking. Mechanical interlocking without crack defects in the coating interface may improve the adhesion strength of the coating. In conclusion, the use of an NiCrAlY bond coat is an effective method of improving the adhesion properties of thermal sprayed Fe coatings on Al substrates.
International Journal of Advanced Culture Technology
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제3권2호
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pp.34-41
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2015
Bonding strength of a thermal sprayed coating is difficult to measure using a conventional pull-off test method. Scratch test is a potential alternative testing method. An adhesive and a cohesive bond strength of the coating can be measured by the pull-off test while the scratch test performed on the cross-section of the thermal sprayed coating can only demonstrate the cohesive bond strength of the coating. Nevertheless, it is still beneficial to perform the scratch testing on the cross-section of the coating for the sake of comparison thus providing an alternative to the pull-off test. The scratch test method can reduce testing time and cost in the long run due to a significant cost reduction in consumables and energy and time saving from the curing step of the glue used in the pull-off test. This research investigates the possibility of using the scratch test to measure the cohesive bond strength of Mo/NiCrBSi composite coating. The results from the pull-off test and the scratch test indicate that the cohesive bond strengths of the Mo composite coating show similar trend and that the cohesive bond strength are increased when increasing NiCrBSi content.
PURPOSE. The purpose of this study was to evaluate the effect of nano-structured alumina surface coating on shear bond strength between Y-TZP ceramic and various dual-cured resin cements. MATERIALS AND METHODS. A total of 90 disk-shaped zirconia specimens (HASS CO., Gangneung, Korea) were divided into three groups by surface treatment method: (1) airborne particle abrasion, (2) tribochemicalsilica coating, and (3) nano-structured alumina coating. Each group was categorized into three subgroups of ten specimens and bonded with three different types of dual-cured resin cements. After thermocycling, shear bond strength was measured and failure modes were observed through FE-SEM. Two-way ANOVA and the Tukey's HSD test were performed to determine the effects of surface treatment method and type of cement on bond strength (P<.05). To confirm the correlation of surface treatment and failure mode, the Chi-square test was used. RESULTS. Groups treated with the nano-structured alumina coating showed significantly higher shear bond strength compared to other groups treated with airborne particle abrasion or tribochemical silica coating. Clearfil SA Luting showed a significantly higher shear bond strength compared to RelyX ARC and RelyX Unicem. The cohesive failure mode was observed to be dominant in the groups treated with nano-structured alumina coating, while the adhesive failure mode was prevalent in the groups treated with either airborne particle abrasion or tribochemical silica coating. CONCLUSION. Nano-structured alumina coating is an effective zirconia surface treatment method for enhancing the bond strength between Y-TZP ceramic and various dual-cured resin cements.
본 연구에서는 손상된 알루미늄 금형의 복원을 위해 고온플라즈마 용사법을 이용하여 금형의 표면에 $Al/Al_2O_3$ 혼합분말을 용사한 후 코팅층과 모재의 증착강도에 대한 평가를 수행하였다. 증착강도의 평가는 분사노즐의 이동속도, 순수한 알루미늄 bond coat 층의 유무에 따라 평가되었으며, bond coat 층을 생성시키지 않았을 때, 코팅층의 두께는 열팽창에 의한 잔류인장응력의 감소를 위해 두껍지 않아야 하지만 일정두께 이상이 되어야 최대의 증착강도를 얻을 수 있음이 나타났다. 또한 순수한 알루미늄 bond coat 층은 내부 결함이 없는 응고된 금속이기 때문에 두께에 따른 증착강도의 영향을 그대로 받아 두께가 두꺼울수록 bond coat 층을 생성시키지 않은 시험편보다 증착강도가 매우 낮게 측정되었다. 반면, 가장 얇게 bond coating 된 시험편 Bc3(3회의 bond coating층과 분사건의 이동속도가 20 cm/sec인 시험편) 는 bond coating을 하지 않은 시험편 중 가장 높은 증착강도를 가지는 시험편 Wbc20(bond coating층이 없고 분사건의 이동속도가 20 cm/sec인 시험편)보다 약 2배 이상증착강도가 향상되었다. 따라서 금형의 복원시에 중간층의 형성이 반드시 필요하며, 이는 코팅층의 잔류 인장응력을 보완시키며 고인성의 순수한 알루미늄과 같은 코팅층과 유사한 층을 코팅하는 것이 필요한 것으로 사료된다.
The plasma sprayed Cr$_{2}$C$_{2}$-NiCr coatings are widely used as wear-resistant and corrosion-resistant materials. The mechanical properties of the plasma sprayed Cr$_{2}$C$_{2}$-NiCr coatings were examined in this study. The distribution of the residual stress with the coating thickness was also examined by X-ray diffraction method. The pore in the coatings could be classified into two types ; one is the intrinsic pore originated from the spraying powder, the other is the extrinsic pore formed during spraying. During the tensile adhesion test, the fracture occurred at the interface of top coat and substrate or top coat and bond coat depending on the existence of bond coat. It was found that the compressive residual stress near the interface decreased with the increase of the top coat thickness. The tensile adhesion strength of the coating without bond coat was higher than that with bond coat, because the coating with bond coat has higher horizontal crack density near the interface between bond coat and top coat.
The most controversial topics in plasma sprayed ceramic coating system are recently mechanical properties such as bond strength, cohesive strength, toughness and so on. Determination of bond strength of coatings is one of the most important problems. In the industry, the bond strength of coating system has been estimated by Pull-off test(ASTM standard C633-79). But, without a fixed jig and specimen, it is impossible to obtain the bond strength. Therefore, it is necessary to study the critical fracture load on interface of the coating by indentation test. Because the critical fracture load plays an important role in evaluating the bond strength for plasma sprayed ceramic coating system. So, we have estimated critical fracture load in plasma sprayed ceramic coating system, and it was shown that inverse relationship between the cross-section hardness of coating and the critical fracture load(Pc). In case of the high load(1kgf, 2kgf) in $Al_{2}O_{3}+13%TiO_{2}$, it was found that the critical point(Pco), which the coating was broken on.
The effect of alloy compositions of the bond coating on the plasma sprayed-thermal barrier coatings was investigated. The performance of the coating composed of Rene80/NiCrAl/ZrO$_2$-CeO$_2$-Y$_2$O$_3$ and Rene80/CoNiCrAlY/ZrO$_2$-CeO$_2$-Y$_2$O$_3$was evaluated by isothermal and thermal cyclic test in an ambient atmosphere at 115$0^{\circ}C$. The failure of Rene80/NiCrAl/ZrO$_2$-CeO$_2$-Y$_2$O$_3$ coatings was occurred at the bond coating/ceramic coating interface while Rene80/CoNiCrAlY/ZrO$_2$-CeO$_2$-Y$_2$O$_3$ coating was failed at the substrate/bond coating interface after thermal cyclic test. The lifetime of Rene80/NiCrAl/ZrO$_2$-CeO$_2$-Y$_2$O$_3$coatings was longer than Rene80/CoNiCrAlY/ZrO$_2$-CeO$_2$-Y$_2$O$_3$coating. The oxidation rate of the NiCrAl bond coating examined by TGA was lower than CoNiCrAlY bond coatings. In summary, these results suggest that Rene80/CoNiCrAlY/ZrO$_2$-CeO$_2$-Y$_2$O$_3$system as thermal barrier coating be not suitable considering the durability of the coating layer for high temperature oxidation and thermal stress.
Ni-5%Al alloy powder is widely used as the bond coating powder to improve the adhesive strength between the substrate and coating. The important properties in the bond coating are the deposition efficiency and surface roughness. In this study, it was tried to optimize the plasma spray parameters to maximize the deposition efficiency and surface roughness. In the first step, spray current and hydrogen gas flow rate were optimized in order to increase the deposition efficiency. In the next step, the seven plasma spray variables were selected and optimized to improve both the deposition efficiency and surface roughness using the Taguchi experimental method. By these optimization, the deposition efficiency was improved from about 10 % at the frist time to 51.2 % by the optimization of spray current and hydrogen gas flow rate and finally to 65.2 % by the Taguchi experimental method. The average surface roughness was increased from about $12.9\mu\textrm{m}$ to $15.4\mu\textrm{m}$.
In this study, bond strength tests were performed for the thermal barrier coating applied to the 1st stage turbine blade. After the tests, the specimens were cut and the locations of failure were observed by using optical microscope. The influence of heat treatment on bond strength of a bond coating and the difference among the three types of bond coatings are treated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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