High velocity oxy-fuel (HVOF) thermal spraying coating has been used widely throughout the last 60 years mainly in defense, aerospace, and power plants. Recently this coating technique is considered as a promising candidate for the replacement of the traditional electrolytic hard chrome plating (EHC) which pollutes the environment and causes lung cancer by toxic hexa-valent $Cr^{6+}$. In this study, two kinds of cermet coatings, WC-CoCr and WC-CrC-Ni, are formed by HVOF spraying. The corrosion and electrochemical properties are evaluated by polarization tests in 3.5 wt% solutions.
Thermal spraying onto the metal substrate has been widely used as a technique of the surface treatment in the various industrial field. A wide range of thermal spray technologies exist and all rely on the fundamental process of fusing a metal feedstock, atomizing it and transporting it to the surface of a substrate. Specially, these methods have been taken into account as the protection method against the corrosion. In this study, the polarization characteristics were carried out on the thermal sprayed coating layer immersed in various pH of diluted aqueous solutions at $25^{\circ}C$. Aluminum, Zinc, Ni-base alloy, alumina and polyethylene powder were used with sprayed coating materials. From the polarization curves, the electrochemical corrosion potential($E_{corr}$) and the corrosion current density($I_{corr}$) were investigated.
NiCrAlY/YSZ(8wt%$Y_2O_3-ZrO_2$) functionally graded thermal barrier coating (FGC) layers on a Co-base superalloy (HAYNESS 188) substrate were fabstrate were fabicated using Ar shielded single torch air plasma spraying method. Functional grading with the stepwise compositional change throughout layer thickness. Microstructural observation trvealed a successful fabrication of NiCrAlY/YSZ FGC. From the results of the curvature measurement, adhesive strength measurement and thermal shock test for the FGC, it was concluded that the optimum conditions of functionally graded coating layer thinkness and compositional pattern exit to enhance the properties of FGC, which is closely related to the internal residual stess distribution witin it.
St. Doltsinis, Ioannis;Haller, Kai-Uwe;Handel, Rainer
Structural Engineering and Mechanics
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제4권6호
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pp.679-702
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1996
The finite element method is employed in conjunction with micromechanical modelling in order to assess the performance of ceramic thermal barrier coatings applied to structural components. The study comprises the conditions of the deposition of the coating by plasma spraying as well as the thermal cycling of the coated component, and it addresses particularly turbine blades. They are exposed to high temperature changes strongly influencing the behaviour of the core material and inducing damage in the ceramic material by intense straining. A concept of failure analysis is discussed starting from distributed microcracking in the ceramic material, progressing to the formation of macroscopic crack patterns and examining their potential for propagation across the coating. The theory is in good agreement with experimental observations, and may therefore be utilized in proposing improvements for a delayed initiation of failure, thus increasing the lifetime of components with ceramic thermal barrier coatings.
TiO$_2$-WO$_3$(8.2wt%) coatings were prepared by the APS (Atmospheric Plasma Spraying) process to clarify the relationship between the process parameters(H$_2$ gas flow rate of plasma 2nd gas and spraying distance) of the APS coating and photo-decomposition efficiency kinetics of the MB(methylene blue) aqueous solution decomposition and to understand the effect of addition of WO$_3$ on photocatalytic properties of TiO$_2$ sprayed coating. Further, the temperature and velocity of flying particles were measured by DPV-2000 to investigate the relationship between microstructure of coatings and process parameters. Properties of coatins were investigated by XRD, SEM, XPS, RAMAN, UV/VIS spectrometer. In case of the TiO$_2$-WO$_3$(8.2wt%) coating, it had a lower anatase fraction than that of pure-TiO$_2$ coatings because of flying in the higher temperature plasma plume by the heavy weight of TiO$_2$, WO$_3$. And, when WO$_3$ added powders were spayed, the doping effects of W ions substituted into the Ti ion sites was not occured during melting and solidification cycles of spraying. It was found that the addition of WO$_3$ was ineffective effective on increasing photo-decomposition efficiency of TiO$_2$ sprayed coating.
The cooling of precooked skipjack Katsuwonus pelamis is a critical thermal process in tuna canning because it affects the quality and yield of the canned tuna, as well as productivity. The combined method of vacuum cooling followed by water spraying (VC-WS) was investigated to increase cooling rates, and prevent loss of yield of the precooked tuna during vacuum cooling. For VC-WS, the precooked skipjack was cooled to $30^{\circ}C$ by vacuum at 31 mmHg and then wetted by spraying water for 2 min. The effects of VC-WS on cooling times, cooling loss, color, texture and lipid oxidation of the precooked tuna were compared with conventional spray cooling (SC).The cooling times for precooked skipjack from $75^{\circ}C-30^{\circ}C$ were 11 min for VC-WS and 145 min for SC. The cooling losses were 1.7 % for VC-WS and 1.6 % for SC. Peroxide and thiobarbituric acid (TBA) values of VC-WS were lower than those of SC. The loin of the VC-WS-treated skipjack was brighter and harder than the SC loin, as indicated by higher lightness and hardness values. Based on these results, we believe that the VC-WS process could compensate for the cooling loss of vacuum cooling and minimize changes in quality that occur during cooling of precooked skipjack tuna.
The development of a new material which should be continuously usable under severe environment of very high temperature has been urgently requested. The conventional thermal barrier coating(TBC) is a two layer coating, but a composition and a microstructure of functionally graded material(FGM) are varied continuously from place to place in ways designed to provide it with the maximum function of mitigating the induced thermal stress. The purpose of this study is to evaluate the heat-resistant characteristics by thermal shock of laser and furnace heating. The fracture behaviors of non-FGM(NFGM) and FGM were investigated based on acoustic emission(AE) technique during thermal shock test. Therefore, it can be concluded that FGM gives higher thermal resistance compared to NFGM by AE signal and fracture surface analysis.
IInsulation material is generally used for preventing heat loss from heat transport fluids, and water absorption severely reduces the insulation property. The purpose of this study is to evaluate the amount of water absorption supplied by the pouring method and spraying method, to investigate the effects of water absorption on the thermal conductivity of an insulation material, and modeling the relation between water absorption and thermal conductivity. E-glass, a kind of glass fiber, and HYPERLITE, mainly composed of pearlite, are selected, to compare hygroscopic and insulation properties. E-glass is found to have much higher water absorptivity, compared to HYPERLITE. The thermal conductivity of the water-absorbed E-glass is increased by more than 150%, compared to that of no absorption, while variation of the thermal conductivity of HYPERLITE with water absorption is insignificant. A three-stage model of water absorption for thermal conductivity is developed, and the modeling results are found to be in good agreement with the experimental data.
금속용사 또는 도장은 강구조물의 방식에 널리 사용되고 있다. 금속용사와 도장의 복합피복방식법은 혹독한 부식환경하에 놓인 강구물의 새로운 일반적 피복방식법으로 선택되고 있다. 본 연구에서는 아연, 아연-15%알루미늄 합금, 알루미늄, 알루미늄-5%마그네슘 합금의 4종류 금속용사 후 실링 처리한 시편, 4종류 금속용사 후 중방식 도장한 시편과 도장한 시편에 대해 175일간의 NORSOK M-501 부식촉진실험, 250일간의 해수 Wet/dry 반복 부식실험, 3년간의 해양환경 옥외노출실험을 실시하였다. 그 결과, 외관관찰에 근거하여 각 방식법의 내후성능을 비교, 검토하였다.
Carbon nanotubes(CNTs) have outstanding mechanical, thermal, and electrical properties. Thus, by placing nanotubes into appropriate matrix, it is postulated that the resulting composites will have enhanced properties. Cold spray can produce thick metal-based composite coatings with very high density, low oxygen content, and phase purity, which leads to excellent physical properties. In this study, we applied cold spray coating process for the consolidation of Cu/CNT composite powder. The precursor powder mixture, in which CNTs were filled into copper particles, was prepared to improve the distribution of the CNT in copper matrix. Pure copper coating was also conducted by cold spraying as a reference. Annealing heat treatment was applied to the coating to examine its effect on the properties of the composite coating. The hardness of Cu/CNT composite coating represented similar value to that of pure copper coating. It was importantly found that the electrical conductivity of the Cu/CNT composite coating significantly increased from 53% for the standard condition to almost 55% in the optimized condition, taking annealed ($500^{\circ}C/1hr$.) copper coating as a reference (100%). The thermal conductivity of Cu/CNT composite coating layer was higher than that of pure Cu coating. It was also found that the electrical and thermal conductivities of Cu/CNT composite could be improved through annealing heat treatment. The microstructural evolution of Cu/CNT coating was also investigated and related to the macroscopic properties.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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