Lớp phủ B4C/Ni được chuẩn bị bằng phương pháp phun lạnh từ bột trộn hoặc bột được phủ CVD

Journal of Thermal Spray Technology - Tập 21 - Trang 561-570 - 2012
C. Feng1, V. Guipont1, M. Jeandin1, O. Amsellem2, F. Pauchet2, R. Saenger2, S. Bucher3, C. Iacob3
1MINES ParisTech-C2P, Evry, France
2SCHLUMBERGER, Clamart, France
3LIFCO Industrie, Buchy, France

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, các cấu trúc vi mô của lớp phủ B4C/Ni được tạo ra bằng phương pháp phun lạnh với các hỗn hợp bột hoặc bột phủ Ni bằng hơi hóa học (CVD) đã được điều tra và so sánh. Các hỗn hợp bột bao gồm bột Ni và bột B4C thô hoặc mịn đã được chuẩn bị với tỷ lệ B4C khác nhau từ 54 đến 87 vol.% (tương đương 25-65 wt.%). Ba lô bột B4C được phủ Ni bằng CVD cũng được tổng hợp với tỷ lệ B4C khác nhau, sử dụng B4C mịn làm hạt nhân. Các bột phủ Ni và cấu trúc vi mô của cả hai loại lớp phủ phun lạnh với bột trộn hoặc bột được phủ đã được khảo sát bằng kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử quét. Phân tích hình ảnh định lượng thêm đã được thực hiện trên hình ảnh kính hiển vi điện tử quét (SEM) để đo lường hàm lượng B4C trong lớp phủ liên quan đến ảnh hưởng của hàm lượng định mức trong nguyên liệu đầu vào cho mỗi loại lớp phủ. Cả hai loại đều xuất hiện các mảnh vụn mịn và B4C không bị phân mảnh, nhưng lớp phủ với bột được phủ CVD có nhiều hạt không bị phân mảnh hơn. Hơn nữa, mức độ B4C (44.0 ± 4.1 vol.%) và độ cứng vi mô của lớp phủ (429 ± 41 HV0.5) cao hơn được ghi nhận trong trường hợp bột được phủ CVD. Tuy nhiên, được đánh giá rằng độ cứng vi mô cao nhất không đạt được cho hàm lượng B4C cao nhất. Kết quả không rõ này được thảo luận liên quan đến cấu trúc tổ hợp ban đầu hoàn toàn đạt được từ bột B4C được phủ Ni CVD.

Từ khóa

#B4C #Ni #lớp phủ composite #phun lạnh #bột phủ CVD

Tài liệu tham khảo

A. Neville, F. Reza, S. Chiovelli, and T. Revega, Assessing Metal Matrix Composites for Corrosion and Erosion-Corrosion Applications in the Oil Sands Industry, Corrosion, 2006, 62(8), p 657-675 J. Nurminen, J. Nakki, and P. Vuoristo, Microstructure and Properties of Hard and Wear Resistant MMC Coatings Deposited by Laser Cladding, Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 2009, 27(2), p 472-478 H.L.D. Lovelock, Powder/Processing/Structure Relationships in WC-Co Thermal Spray Coatings: a Review of the Published Literature, J. Therm. Spray Technol., 1998, 7(3), p 357-373 M. Yamada, I. Hiroaki, H. Nakano, and M. Fukumoto, Cold Spraying of TiO2 Photocatalyst Coating with Nitrogen Process Gas, J. Therm. Spray Technol., 2010, 19(6), p 1218-1223 J.-O. Kliemann, H. Gutzmann, F. Gaertner, H. Hubner, C. Borchers, and T. Klassen, Formation of Cold-Sprayed Ceramic Titanium Dioxide Layers on Metal Surfaces, J. Therm. Spray Technol., 2010, 20(1-2), p 292-298 D. Seo, M. Sayar, and K. Ogawa, SiO2 and MoSi2 Formation on Inconel 625 Surface via SiC Coating Deposited by Cold Spray, Surf. Coat. Technol., 2012, 206(11-12), p 2851-2858 A. Papyrin, V. Kosarev, S. Klinkov, A. Alkhimov, and V.M. Fomin, Cold Spray Technology, Elsevier, 2007, 328 p E. Sansoucy, P. Marcoux, L. Ajdelsztajn, and B. Jodoin, Properties of SiC-Reinforced Aluminum Alloy Coatings Produced by the Cold Gas Dynamic Spraying Process, Surf. Coat. Technol., 2008, 202(16), p 3988-3996 Q.A. Wang, K. Spencer, N. Birbilis, and M.X. Zhang, The Influence of Ceramic Particles on Bond Strength of Cold Spray Composite Coatings on AZ91 Alloy Substrate, Surf. Coat. Technol., 2010, 205(1), p 50-56 T.H. Van Steenkiste, A. Elmoursi, D. Gorkiewicz, and B. Gillispie, Fracture Study of Aluminum Composite Coatings Produced by the Kinetic Spray Method, Surf. Coat. Technol., 2005, 194(1), p 103-110 W.Y. Li, G. Zhang, X.P. Guo, H.L. Liao, and C. Coddet, Characterizations of Cold-Sprayed Tin Particle-Reinforced Al Alloy-Based Composites—From Structures to Tribological Behaviour, Adv. Eng. Mater., 2007, 9(7), p 577-583 J. Haynes, A. Pandey, J. Karthikeyan, and A. Kay, Cold Sprayed Discontinuously Reinforced Aluminum (DRA), Thermal Spray 2006: Building on 100 Years of Success, B.R. Marple, et al., Ed., May 15-18, 2006 (Seattle, WA), ASM International, 2006, p 115-120 M. Yandouzi, A.J. Bottger, R.W.A. Hendrikx, M. Brochu, P. Richer, A. Charest, and B. Jodoin, Microstructure and Mechanical Properties of B4C Reinforced Al-Based Matrix Composite Coatings Deposited by CGDS and PGDS Processes, Surf. Coat. Technol., 2010, 205(7), p 2234-2246 H. Na, G. Bae, S. Shin, S. Kumar, H. Kim, and C. Lee, Advanced Deposition Characteristics of Kinetic Sprayed Bronze/Diamond Composite by Tailoring Feedstock Properties, Compos. Sci. Technol., 2009, 69(3-4), p 463-468 H.J. Kim, D.H. Jung, J.G. Jang, C.H. Lee, Assessment of Metal/Diamond Composite Coatings by Cold Spray Deposition, Thermal Spray 2006: Building on 100 Years of Success, B.R. Marple et al., Ed., ASM International, Seattle, WA, 2006, p 197-201 K.I. Triantou, C.I. Sarafoglou, D.I. Pantelis, D.K. Christoulis, V. Guipont, and M. Jeandin, A Microstructural Study of Cold Sprayed Cu Coatings on 2017 Al Alloy, International Thermal Spray Conference (ITSC 2008), E. Lugscheider, Ed., DVS, Maastricht, The Netherlands, 2008, p 49-53 M. Beneteau, W. Birtch, J. Villafuerte, J. Paille, M. Petrocik, R.G. Maev, E. Strumban, V. Leshchynsky, Gas Dynamic Spray Composite Coatings for Iron and Steel Castings, Thermal Spray 2006: Building on 100 Years of Success, B.R. Marple et al., Ed., ASM International, Seattle, WA, 2006, p 127-132 A. Sova, V. Kosarev, A. Papyrin, and I. Smurov, Effect of Ceramic Particle Velocity on Cold Spray Deposition of Metal-Ceramic Coatings, J. Therm. Spray Technol., 2011, 20(1-2), p 285-291 H. Na, G. Bae, K. Kang, H. Kim, J.J. Kim, and C. Lee, Effect of Thermally Softened Bronze Matrix on the Fracturing Behavior of Diamond Particles in Hybrid Sprayed Bronze/Diamond Composite, J. Therm. Spray Technol., 2010, 19(5), p 902-910 A.S.M. Ang, C.C. Berndt, and P. Cheang, Deposition Effects of WC Particle Size on Cold Sprayed WC-Co Coatings, Surf. Coat. Technol., 2011, 205(10), p 3260-3267 P.H. Gao, Y.G. Li, C.J. Li, G.J. Yang, and C.X. Li, Influence of Powder Porous Structure on the Deposition Behavior of Cold-Sprayed WC-12Co Coatings, J. Therm. Spray Technol., 2008, 17(5-6), p 742-749 H.J. Kim, C.H. Lee, and S.Y. Hwang, Fabrication of WC-Co Coatings by Cold Spray Deposition, Surf. Coat. Technol., 2005, 191(2-3), p 335-340 R.S. Lima, J. Karthikeyan, C.M. Kay, J. Lindemann, and C.C. Berndt, Microstructural Characteristics of Cold-Sprayed Nanostructured WC-Co Coatings, Thin Solid Films, 2002, 416(1-2), p 129-135 M. Yandouzi, L. Ajdelsztajn, and B. Jodoin, WC-Based Composite Coatings Prepared by the Pulsed Gas Dynamic Spraying Process: Effect of the Feedstock Powders, Surf. Coat. Technol., 2008, 202(16), p 3866-3877 and Err. 2008, 202(21), p 5217 W.Y. Li, G. Zhang, C. Zhang, O. Elkedim, H. Liao, and C. Coddet, Effect of Ball Milling of Feedstock Powder on Microstructure and Properties of Tin Particle-Reinforced Al Alloy-Based Composites Fabricated by Cold Spraying, J. Therm. Spray Technol., 2008, 17(3), p 316-322 X.-K. Suo, C.-J. Li, G.-J. Yang, C.-X. Li, Formation of Diamond/NiCrAl Cermet Coating Through Cold Spray, Thermal Spray 2006: Building on 100 Years of Success, B.R. Marple et al., Ed., ASM International, Seattle, WA, 2006, p 249-254 W.Y. Li, C. Zhang, H.L. Liao, J.L. Li, and C. Coddet, Characterizations of Cold-Sprayed Nickel-Alumina Composite Coating with Relatively Large Nickel-Coated Alumina Powder, Surf. Coat. Technol., 2008, 202(19), p 4855-4860 W.S. Rasband, ImageJ, U. S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA, http://imagej.nih.gov/ij/, 1997-2011 G. Bae, K. Kang, H. Na, J.J. Kim, and C. Lee, Effect of Particle Size on the Microstructure and Properties of Kinetic Sprayed Nickel Coatings, Surf. Coat. Technol., 2010, 204(20), p 3326-3335