Jeon, Junhyub;Seo, Namhyuk;Lee, Jong Jae;Son, Seung Bae;Lee, Seok-Jae
Journal of Powder Materials
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v.28
no.6
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pp.478-482
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2021
The effect of the process conditions of high-velocity oxygen fuel (HVOF) thermal spray coating on the porosity of the coating layer is investigated. HVOF coating layers are formed by depositing amorphous FeMoCrBC powder. Oxygen pressure varies from 126 to 146 psi and kerosene pressure from 110 to 130 psi. The Microstructural analysis confirms its porosity. Data analysis is performed using experimental data. The oxygen pressure-kerosene pressure ratio is found to be a key contributor to the porosity. An empirical model is proposed using linear regression analysis. The proposed model is then validated using additional test data. We confirm that the oxygen pressure-kerosene pressure ratio exponentially increases porosity. We present a porosity prediction model relationship for the oxygen pressure-kerosene pressure ratio.
Lee, Chang Woo;Han, Jun Hyun;Shin, Myung Chul;Kwun, S.I.
Korean Journal of Metals and Materials
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v.47
no.5
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pp.290-296
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2009
We report on the effects of mixing of powders with various particle sizes on fracture toughness and wear resistance of thermally sprayed WC-10Co-4Cr coating layers fabricated by HVOF (high-velocity oxygen fuel) process. The size and the mixing ratio of powders were changed in order to get high fracture toughness and wear resistance. The mixing of small amount of coarse powders with fine powders resulted in the highest fracture toughness and wear resistance due to the lowest porosity in coating layers.
Copper alloys are commonly applied to ship's propellers, pumps and valves which are serviced in seawater due to their good castability and corrosion resistance. In the environment of high flow velocity, however, erosion damage predominates over corrosion damage. In particular, the cavitation in seawater environment accelerates surface damage to copper alloys, resulting in degradation of products and economic losses and also threatening safety. The surface was coated with WC-27NiCr by high velocity oxygen fuel(HVOF) spraying technique to attain durability and cavitation resistance of copper alloys under high velocity/pressure flow. The cavitation test was performed for the WC-27NiCr coating deposited by HVOF in seawater at the amplitude of $30{\mu}m$ with seawater temperature. The cavitation at $15^{\circ}C$ caused exfoliation of the coating layer in 17.5 hours while that of $25^{\circ}C$ caused the exfoliation in 12.5 hours. When the temperature of seawater was elevated to $25^{\circ}C$ from $15^{\circ}C$, more damage was induced by over 160%. Although WC-27NiCr has good durability, corrosion resistance and eletrochemical stability, the cavitation damage rate of the coating layer could remarkably increase at the elevated temperatures under cavitation environments.
SUK HOON KANG;CHANG-KYU RHEE;SANGHOON NOH;TAE KYU KIM
Archives of Metallurgy and Materials
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v.64
no.2
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pp.607-611
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2019
Thermal/cold spray deposition were used for additive manufacture of oxide dispersion strengthened (ODS) steel layers. Mechanically alloyed F/M ODS steel powders (Fe(bal.)-10Cr-1Mo-0.25Ti-0.35Y2O3 in wt.%) were sprayed by a high velocity oxygen fuel (HVOF) and cold spray methods. HVOF, as a thermal method, was used for manufacturing a 1 mm-thick ODS steel layer with a ~95% density. The source to objective distance (SOD) and feeding rate were controlled to achieve sound manufacturing. Y2Ti2O7 nano-particles were preserved in the HVOF sprayed layer; however, unexpected Cr2O3 phases were frequently observed at the boundary area of the powders. A cold spray was used for manufacturing the Cr2O3-free layer and showed great feasibility. The density and yield of the cold spray were roughly 80% and 45%, respectively. The softening of ODS powders before the cold spray was conducted using a tube furnace of up to 1200℃. Microstructural characteristics of the cold sprayed layer were investigated by electron back-scattered diffraction (EBSD), the uniformity of deformation amount inside powders was observed.
Thermal spray coating process has proven to be effective at producing hard, dense, wear resistance coatings on the relatively mild substrates. Among several spraying techniques, HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) and plasma coating processes, which are preferentially used for the wear resistance application such as capstans, have been applied in this study. The effects of pre-treatment, it-process and post-treatment parameters on the wear and mechanical properties of WC+12%Co, Cr3C2 and Al2O3 powder coatings have been investigated and correlated with the microstructures. The results indicated that the carbide coating was more preferable to the oxide coatings and the post-treatments consisting of vacuum annealing and sealing on carbide coatings led to significant improvements in wear resistance, adhesive strength and coating phase stabilization over the other processing techniques in this application.
In this study, the formation, microstructure, and wear properties of Colmonoy 88 (Ni-17W-15Cr-3B-4Si wt.%) + Stellite 1 (Co-32Cr-17W wt.%) coating layers fabricated by high-velocity oxygen fuel (HVOF) spraying are investigated. Colmonoy 88 and Stellite 1 powders were mixed at a ratio of 1:0 and 5:5 vol.%. HVOF sprayed self-fluxing composite coating layers were fabricated using the mixed powder feedstocks. The microstructures and wear properties of the composite coating layers are controlled via a high-frequency heat treatment. The two coating layers are composed of ${\gamma}-Ni$, $Ni_3B$, $W_2B$, and $Cr_{23}C_6$ phases. Co peaks are detected after the addition of Stellite 1 powder. Moreover, the WCrB2 hard phase is detected in all coating layers after the high-frequency heat treatment. Porosities were changed from 0.44% (Colmonoy 88) to 3.89% (Colmonoy 88 + ST#1) as the content of Stellite 1 powder increased. And porosity is denoted as 0.3% or less by inducing high-frequency heat treatment. The wear results confirm that the wear property significantly improves after the high-frequency heat treatment, because of the presence of well-controlled defects in the coating layers. The wear surfaces of the coated layers are observed and a wear mechanism for the Ni-based self-fluxing composite coating layers is proposed.
In this study, we spray a Ni-Cr composite powder onto AISI 4340 steel using the high velocity oxygen fuel method. We subsequently subject the Ni-Cr coating (as-sprayed) to ultrasonic nanocrystal surface modification (UNSM) process to improve the tribological performance. This study aims at increasing the wear resistance and durability of the Ni-Cr coating by altering the surface integrity and microstructure via the UNSM process. The UNSM process reduces the surface roughness of the as-sprayed coating by about 64%, which is explained by observing the elimination of high peaks and valleys and filling up micro-pores. Furthermore, a change in the microstructure of the coating due to continuous high-frequency strikes to the surface by a tip can lead to an increase in hardness from about 48 to 60 HRC. Furthermore, we investigate the characterization of the friction and wear behavior of Ni-Cr coating by a ball-on-disc tribometer in the dry conditions. We determine that after the UNSM process, there is a significant reduction in the friction coefficient of the as-sprayed coating from approximately 1.1 to 0.75. This is owing to the increased hardness and smoothed surface roughness. In addition, we investigate the surface morphology and wear track of the coatings before and after the UNSM process using a scanning electron microscope, energy dispersive spectrometer, and three-dimensional laser scanning microscope. We observe that the wear track of the Ni-Cr coating after the UNSM process is lower than that of the as-sprayed one. Thus, we confirm that the UNSM process has a significant influence on the improvement of the tribological performance of the Ni-Cr composite coating.
The effect of vacuum heat treatment in the thermal sprayed ceramics coating on a capstan by either high velocity oxygen fuel(HVOF) or plasma thermal spray process was investigated. The coating materials applied on the capstan were tungsten and chrome carbides. In order to characterize the interface between coating layer and bare materials, hardness, adhesion strength, X-ray diffraction(XRD) and microstructural analysis are conducted. The adhesion strength of the carbide coated materials by HVOF process is over 500MPa compared to those of plasma coating process is 230MPa. In case of the carbide coated materials by HVOF process, the adhesion strength is increased to 15MPa and the porosity is reduced under 5% by vacuum heat treatment for 5 hrs at $1000^{\circ}C$. The XRD results reveal that the increasement is believed due to the phase stabilization of metastable $Cr_3C_2$ phase to stable $Cr_{23}C_6$ phase.
Graphite-Ni composite powders were synthesized by mechanical alloying(MA) and spray drying(SD). Fabricated powders as well as commercial graphite-Ni powders were thermally sprayed on mild steel substrates using high velocity oxygen fuel (HVOF) thermal spray process and flame thermal spray process. The effects of several process parameters on related properties in thermally sprayed coatings have been investigated and correlated with microstructures in this study. The results indicated that the desired properties can be obtained when commercial powders were applied using HVOF process, while coating properties in case of MA powder application were inferior to those in HVOF process in so far. However, it is suggested that property enhancement can be obtained if the fraction of hexagonal graphite phase can be increased in mechanically alloyed powders.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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