powderИзвестия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытияPowder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya)1997-308X2412-8767НИТУ "МИСИС"10.17073/1997-308X-2016-3-58-66powder-231Research ArticleНаноструктурированные материалы и функциональные покрытияNanostructured Materials and Functional CoatingsОТРАБОТКА РЕЖИМОВ НАПЫЛЕНИЯ И СВОЙСТВА ИЗНОСОСТОЙКИХ ГАЗОПЛАМЕННЫХ ПОКРЫТИЙ Al2O3–TiO2, ПОЛУЧЕННЫХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГИБКОГО ШНУРОВОГО МАТЕРИАЛАTRY-OUT OF SPRAYING MODES AND PROPERTIES OF WEAR RESISTANT Al2O3–TiO2 FLAME COATINGS OBTAINED USING FLEXIBLE CORD MATERIALАникеевА. С.AnikeevA. S.

Магистрант кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС».

Master, Department of functional nanosystems and  high temperature materials, National University of Science and  Technology «MISIS».

119049, Russia, Moscow, Leninsky prospect, 4. E-mail: Andrey.anikee.93@mail.ru

Andrey.anikee.93@mail.ruБлинковИ. В.BlinkovI. V.

Dr. Sci. (Tech.), Professor of the same Department

biv@misis.ruИвановВ. В.IvanovV. V.

Генеральный директор ООО «Оерликон Метко Рус».

140000, Московская обл., г. Люберцы, Октябрьский пр-т, 259а). E-mail: Valery.ivanov@oerlikon.com

General Director.

140000, Russia, Moscow region, Lyubertsy, Oktyabrsky prospect, 259а. E-mail: Valery.ivanov@oerlikon.com.

Valery.ivanov@oerlikon.comЛаптевА. И.LaptevA. I.

Доктор технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник НИЛ СТМ НИТУ «МИСиС»

laptev@misis.ruЧелноковВ. С.ChelnokovV. S.

Кандиат технических наук, доцент той НИТУ «МИСиС»

КучинаИ. Ю.KuchinaI. Yu.

Старший научный сотрудник НИЛ СТМ НИТУ «МИСиС»

Senior Researcher of the same Laboratory

Kuchinaira@yandex.ruНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС», МоскваРоссияNational Research Technological University" MISA ",MoscowRussian FederationОерликон Метко Рус, ООО, Люберцы, Московская обл.РоссияOerlikon Metco Rus, LTDRussian Federation201605102016035866Copyright © Аникеев А.С., Блинков И.В., Иванов В.В., Лаптев А.И., Челноков В.С., Кучина И.Ю., 20162016Аникеев А.С., Блинков И.В., Иванов В.В., Лаптев А.И., Челноков В.С., Кучина И.Ю.Anikeev A.S., Blinkov I.V., Ivanov V.V., Laptev A.I., Chelnokov V.S., Kuchina I.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://powder.misis.ru/jour/article/view/231

Методом газопламенного напыления гибкого шнура  получены образцы покрытий на основе Al2O3–TiO2. Исследовано влияние параметров процесса и состава напыляемого материала на структуру, состав и механические свойства покрытий. Показано, что увеличение дистанции напыления и скорости подачи напыляемого материала приводит к снижению их плотности. Повышение концентрации легкоплавкого компонента TiO2 обуславливает уменьшение пористости покрытий, а на их твердость заметного влияния не оказывает. Сформированные с минимальной пористостью (П ~ 3,2  %) пламенные покрытия  Al2O3–TiO2  при  измерительном царапании характеризуются когезионным характером разрушения и отсутствием вскрытия подложки при нагрузке на индентор до 90 Н. Коэффициент трения исследуемых покрытий после 2800 об. контртела (44 м пути трения) меняется от 0,2 до 0,78. Это связано с накоплением в материале  покрытия усталостных трещин и его последующим когезионным разрушением через образование крупных фрагментов, играющих роль  абразива.

Al2O3–TiO2-based coating specimens were obtained using the method of oxyfuel gas spraying of a flexible cord. The paper studies the influence of process parameters and  composition of the sprayed material on  the structure, composition and  mechanical properties of coatings. It was shown that the increase in spraying distance and  feed rate of the sprayed material leads to reduction in their density. An increased concentration of the  low-melting TiO2 component preconditions a decrease in coating porosity and has no significant effect on its hardness. During measuring scratching, the Al2O3–TiO2 flame coatings formed with minimal porosity (porosity ~ 3,2 %) are characterized by cohesive fracture behavior and no substrate break up at the 90 N load applied to the indenter. The studied coatings show changes in their friction factor from  0,2  to 0,78  after 2800 counterbody revolutions (44  m of rubbing path). This is due to accumulated fatigue cracks in the coating material and  its subsequent cohesive fracture through formation of large fragments that serve as an abrasive.

газопламенные покрытиянапыление гибкого шнурапористостьтвердостьрасход напыляемого материаладистанция напыленияизносостойкостьflame coatingflexible cord sprayingporosityhardnessflow rate of the sprayed materialspraying distancewear resistanceReferencesБалдаев Л.Х., Борисов В.Н., Вахалин В.А., Ганноченко Г.И., Затока А.Е., Захаров Б.М., Иванов А.В., Кудинов В.В., Ярославцев В.М. Газотермическое напыление: Учеб. пос. / Под ред. Л.Х. Балдаева. М.: Маркет ДС, 2007.Baldaev L.H., Borisov V.N., Vahalin V.A., Gannochenko G.I., Zatoka A.E., IvanovA.V., Kudinov V.V., Yaroslavcev V.M. Gazotermicheskoe napylenye: Uchebnoe posobie [Thermal spraying: themanual]. Moscow: MarketDS, 2007.Утенков В.М., Зайцев А.Н. Исследование триботехнических характеристик перспективных износостойких плазменных покрытий при трении скольжения без смазки // Новые материалы и технологии. 2013. No. 11. C. 81—89.Utenkov V.M., Zaycev A.N. Issledovanie tribotehnicheskih haracteristik perspektivnyh iznosostoikih plazmennyh pokrytyi pri trenii skolzhenia bez smazki [The study of tribotechnical characteristics of advanced wear-resistant plasma coatings on friction sliding without lubrication]. Novye materialy i tehnologii. 2013. No. 11. P. 81—89.Dorfman M. Thermal spray materials // Adv. Mater. Proces. 2002. Vol. 160. P. 49—51.Dorfman M. Thermal spray materials. Adv. Mater. Proces. 2002. Vol. 160. P. 49—51.Кудинов В.В. Плазменные покрытия. М.: Наука, 1977.Kudinov V.V. Plazmennye pokrytya [Plasma coating]. Moscow: Nauka, 1977.Kasparova M., Houdkova S., Cubrova J. Thermally sprayed coatings for high temperature application // Proc. 21-st Int. conf. on metallurgy and material (Brno, Czech Republic, 23—25. 05. 2012). P.144—146.Kasparova M., Houdkova S., Cubrova J. Thermally sprayed coatings for high temperature application // Proc. 21-st Int. Conf. on Metallurgy and Material (Brno, Czech Republic, 23—25. 05. 2012). P. 144—146.Vargas F., Ageorges H., Fournier P. Mechanical and tribological performance of Al2O3—TiO2 coatings elaborated by f lame and plasma spraying // Surf. Coat. Technol. 2010. Vol. 205. P. 1132—1136.Vargas F., Ageorges H., Fournier P. Mechanical and tribological performance of Al2O3—TiO2 coatings elaborated by f lame and plasma spraying. Surf. Coat. Technol. 2010. Vol. 205. P. 1132—1136.Habib K.A., Saura J.J., Ferrer C. Comparison of f lame sprayed Al2O3/TiO2 coatings: Their microstructure mechanical properties and tribology behavior // Surf. Coat. Technol. 2006. Vol. 201. P. 1436—1443.Habib K.A., Saura J.J., Ferrer C. Comparison of f lame sprayed Al2O3/TiO2 coatings: Their microstructure mechanical properties and tribology behavior. Surf. Coat. Technol. 2006. Vol. 201. P. 1436—1443.Hazar H., Ozturk U. The effects of Al2O3—TiO2 coating in a diesel engine on performance and emission of corn oil methyl ester // Renewable Energy. 2010. Vol. 35. P. 2211—2216.Hazar H., Ozturk U. The effects of Al2O3—TiO2 coating in a diesel engine on performance and emission of corn oil methyl ester. Renewable Energy. 2010. Vol. 35. P. 2211—2216.Yilmaz S. An evaluation of plasma-sprayed coatings based on Al2O3 and Al2O3—13%TiO2 with bond coat on pure titanium substrate // Ceram. Inter. 2009. Vol. 35. P. 2017—2022.Yilmaz S. An evaluation of plasma-sprayed coatings based on Al2O3 and Al2O3—13%TiO2 with bond coat on pure titanium substrate. Ceram. Inter. 2009. Vol. 35. P. 2017—2022.Mishra N.K., Mishra S.B., Kumar R. Oxidation resistance of low-velocity oxy fuel-sprayed Al2O3—TiO2 coating on nickel-based superalloys at 800 °C // Surf. Coat. Technol. 2014. Vol. 260. P. 23—27.Mishra N.K., Mishra S.B., Kumar R. Oxidation resistance of low-velocity oxy fuel-sprayed Al2O3—TiO2 сoating on nickel-based superalloys at 800 °C. Surf. Coat. Technol. 2014. Vol. 260. P. 23—27.Kenya Hamano, Chii-Shyang Hwang, Zenbe-e Nakagawa, Yutaka Ohya. Effect of TiO2 on sintering of alumina ceramic // J. Ceram. Soc. Jap. 1986. Vol. 94. P. 505—511.Kenya Hamano, Chii-Shyang Hwang, Zenbe-e Nakagawa, Yutaka Ohya. Effect of TiO2 on sintering of alumina ceramic. J. Ceram. Soc. Jap. 1986. Vol. 94. Р. 505—511.Kang J.J., Xu B.S., Wang H.D. Inf luence of spraying parameters on the microstructure and properties of plasma-sprayed Al2O3/40%TiO2 coating // Phys. Proc. 2013. Vol. 50. P. 169—176.Kang J.J., Xu B.S., Wang H.D. Inf luence of spraying parameters on the microstructure and properties of plasma-sprayed Al2O3/40%TiO2 coating. Phys. Proc. 2013. Vol. 50. P. 169—176.Wank A., Reisel G., Wielage B. Diffusion barrier coatings for graphite, C/C and C/SiC racks in vacuum heat treatment or high temperature brazing processes // ITSC. 2005. Vol. 4. P. 135—138.Wank A., Reisel G., Wielage B. Diffusion barrier coatings for graphite, C/C and C/SiC racks in vacuum heat treatment or high temperature brazing processes. ITSC. 2005. Vol. 4. P. 135—138.Barrios de Arenas I. Reactive sintering of aluminum titanate, sintering of ceramics — new emerging techniques / Ed. A. Lakshmanan. InTech, 2012. P. 501—526.Barrios de Arenas I. Reactive sintering of aluminum titanate, sintering of ceramics — new emerging techniques. Ed. A. Lakshmanan. InTech. 2012. P. 501—526.Standard ASTM E2109. Standard test methods for determining area percentage porosity in thermal sprayed coatings.Standard ASTM E2109. Standard test methods for determining area percentage porosity in thermal sprayed coatings.Oliver W.C., Pharr G.M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments // J. Mater. Res. 1992. Vol. 7. No. 6. P. 1564—1583.Oliver W.C., Pharr G.M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. J. Mater. Res. 1992. Vol. 7. No. 6. P. 1564—1583.Блинков И.В., Волхонский А.О., Белов Д.С., Блинков В.И., Шаталов Р.Л., Андреев В.А. Свойства наноструктурных керамико-металлических покрытий TiN—Ni, полученных ионно-плазменным ваку умно-дуговым методом // Изв. вузов. Цвет. металлургия. 2014. No. 4. С. 51—58.Blinkov I.V., Volkhonskiy A.O., Belov D.S., Blinkov V.I., Schatalov R.L., Andreev V.A. Svoistva nanostructurnih keramico-metallicheskih pokrytyi TiN—Ni, poluchennyh ionno-plazmennyh vacuumno-dugovym metodom [Properties of nanostructured ceramic and metallic coatings of a TiN—Ni obtained by ion-plasma vacuum-arc method]. Izv. vuzov. Tsvet. metallurgia. 2014. No. 4. P. 51—58.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.