[학위논문]HVOF용사 WC-12Co 코팅층의 미세조직 및 마모성능에 미치는 용사인자의 영향 Effect of Spray Parameter on Wear Characteristics and Microstructure of HVOF Sprayed WC-12Co Coatings원문보기
산업이 발달함에 따라 가혹한 조건에서 사용할 수 있는 기계부품의 표면처리 기술이 요구되어 왔으며 이에 여러 코팅기술 연구가 발달 되어왔다. 그중 HVOF용사법은 프로필렌, 수소, 프로판 등의 연료와 산소를 혼합하여 연소시킴으로서 2700℃의 고온을 얻을 수 있고 1370m/sec의 화염속도를 얻을 수 있어 용융된 분말이 고온으로 모재 표면에 적층되기 때문에 모재와의 접착력이 우수하고 치밀한 코팅층을 얻을 수 있는 장점으로 각광 받고 있다. 특히 WC-l2Co 분말은 높은 경도와 우수한 내 마모 특성으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 항공기 엔진부품 재료에 요구되는 우수한 내 마모 특성의 경질코팅기술 개발을 위한 기초연구로서 HVOF용사법의 용사변수에 따른 미세조직 및 마모저항성을 조사하였다. ...
산업이 발달함에 따라 가혹한 조건에서 사용할 수 있는 기계부품의 표면처리 기술이 요구되어 왔으며 이에 여러 코팅기술 연구가 발달 되어왔다. 그중 HVOF용사법은 프로필렌, 수소, 프로판 등의 연료와 산소를 혼합하여 연소시킴으로서 2700℃의 고온을 얻을 수 있고 1370m/sec의 화염속도를 얻을 수 있어 용융된 분말이 고온으로 모재 표면에 적층되기 때문에 모재와의 접착력이 우수하고 치밀한 코팅층을 얻을 수 있는 장점으로 각광 받고 있다. 특히 WC-l2Co 분말은 높은 경도와 우수한 내 마모 특성으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 항공기 엔진부품 재료에 요구되는 우수한 내 마모 특성의 경질코팅기술 개발을 위한 기초연구로서 HVOF용사법의 용사변수에 따른 미세조직 및 마모저항성을 조사하였다. 소결 후 분쇄한 방법으로 제조된 WC-l2Co분말에 HVOF용사 변수를 달리 하여 코팅을 실시하였다. 코팅층의 기공도 미세 경도를 측정하였으며 주사전자현미경으로 미세 조직관찰 및 성분의 분포를 조사하고 X-선 회절시험기를 통해 상변태 거동을 조사하였다. 그리고 자체 제작한 Pin-on-disk Type 마모시험기를 이용하여 미끄럼 거리를 변화하여 마찰계수, 마멸량 및 표면조도의 변화를 조사하여 코팅층의 내 마모 특성을 비교 분석하였다. 시험결과, 용사인자 변화에 따른 마모시험결과 마찰계수는 0.2~0.6으로 나타났으며 용사거리 230mm, 분말공급량 150g/min조건에서 마찰계수 및 마멸 량이 가장 작았다. 분말공급량의 증가에 따라 미 용융 입자의 의한 기공도가 증가하였고 연료 가스량의 증가에 따라 결합력은 강화되나 제2상 입자(Co_(6)W-(6)C)의 생성으로 경도 값이 저하하였다. 용사인자 중 용사거리가 마모특성에 가장 큰 영향을 미쳤으며 거리 변화에 따른 코팅층의 마모기구는 Co-rich지역으로부터 연삭 마모, 탄화물 유리에 의해 돌출된 부위의 응착 마모와 이로 인한 산화막 형성 및 뒤이은 균열생성 및 전파로 인한 박리 그리고 연삭 마모와 함께 산화막 형성·균열 생성 및 전파에 의한 박리로 구분되어졌다. 본 실험조건에서 연료 가스량 40(100cc/min), 분말 공급량이 150g/min, 용사 거리가 230mm일 때에 내 마모 특성이 우수하였다.
산업이 발달함에 따라 가혹한 조건에서 사용할 수 있는 기계부품의 표면처리 기술이 요구되어 왔으며 이에 여러 코팅기술 연구가 발달 되어왔다. 그중 HVOF용사법은 프로필렌, 수소, 프로판 등의 연료와 산소를 혼합하여 연소시킴으로서 2700℃의 고온을 얻을 수 있고 1370m/sec의 화염속도를 얻을 수 있어 용융된 분말이 고온으로 모재 표면에 적층되기 때문에 모재와의 접착력이 우수하고 치밀한 코팅층을 얻을 수 있는 장점으로 각광 받고 있다. 특히 WC-l2Co 분말은 높은 경도와 우수한 내 마모 특성으로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 항공기 엔진부품 재료에 요구되는 우수한 내 마모 특성의 경질코팅기술 개발을 위한 기초연구로서 HVOF용사법의 용사변수에 따른 미세조직 및 마모저항성을 조사하였다. 소결 후 분쇄한 방법으로 제조된 WC-l2Co분말에 HVOF용사 변수를 달리 하여 코팅을 실시하였다. 코팅층의 기공도 미세 경도를 측정하였으며 주사전자현미경으로 미세 조직관찰 및 성분의 분포를 조사하고 X-선 회절시험기를 통해 상변태 거동을 조사하였다. 그리고 자체 제작한 Pin-on-disk Type 마모시험기를 이용하여 미끄럼 거리를 변화하여 마찰계수, 마멸량 및 표면조도의 변화를 조사하여 코팅층의 내 마모 특성을 비교 분석하였다. 시험결과, 용사인자 변화에 따른 마모시험결과 마찰계수는 0.2~0.6으로 나타났으며 용사거리 230mm, 분말공급량 150g/min조건에서 마찰계수 및 마멸 량이 가장 작았다. 분말공급량의 증가에 따라 미 용융 입자의 의한 기공도가 증가하였고 연료 가스량의 증가에 따라 결합력은 강화되나 제2상 입자(Co_(6)W-(6)C)의 생성으로 경도 값이 저하하였다. 용사인자 중 용사거리가 마모특성에 가장 큰 영향을 미쳤으며 거리 변화에 따른 코팅층의 마모기구는 Co-rich지역으로부터 연삭 마모, 탄화물 유리에 의해 돌출된 부위의 응착 마모와 이로 인한 산화막 형성 및 뒤이은 균열생성 및 전파로 인한 박리 그리고 연삭 마모와 함께 산화막 형성·균열 생성 및 전파에 의한 박리로 구분되어졌다. 본 실험조건에서 연료 가스량 40(100cc/min), 분말 공급량이 150g/min, 용사 거리가 230mm일 때에 내 마모 특성이 우수하였다.
The present study was to investigate the effect of spraying parameters on wear characteristics and microstructure of HVOF Sprayed WC-l2Co coatings. The used spraying parameters were stand-off distance, powder feed rate, and fuel gas flow rate. and the powder used for the hard coatings was the sinter...
The present study was to investigate the effect of spraying parameters on wear characteristics and microstructure of HVOF Sprayed WC-l2Co coatings. The used spraying parameters were stand-off distance, powder feed rate, and fuel gas flow rate. and the powder used for the hard coatings was the sintered & crushed WC-l2Co. The coatings were produced by the hydrogen hybrid typed system at different spraying conditions, The hardness and the surface porosity of the coatings were measured. the microstructure and the phase transformation behavior were observed. The friction and wear testing were performed using the pin-on-disk technique at dry wear condition under various sliding distances. The dry friction coefficients were in the range of 0.2-0.6 under the entire spraying conditions, which had the least value at the condition of spraying distance of 230mm and powder feed rate of 150g/min. The porosity increased with increasing the powder feed rate. The hardness was decreased due to the precipitate of Co_(6)W_(6)C with increasing the fuel gas flow rate. The HVOF coatings was worn by two patterns with the different sliding distances. The one was worm by the abrasive wear at Co-riched region, the The adhesive wear and the formation of tribo oxide film, and the delamination of the coated layer due to the nucleation and growth of the surface crack at tribo oxide film. And the other was worn by the abrasive wear, and the delamination due to the formation of oxide film and surface fatigue. The coatings possessed superior wear resistance at spraying distance of 230mm, powder feed rate of 150g/min, and fuel gas flow rate of 41/min.
The present study was to investigate the effect of spraying parameters on wear characteristics and microstructure of HVOF Sprayed WC-l2Co coatings. The used spraying parameters were stand-off distance, powder feed rate, and fuel gas flow rate. and the powder used for the hard coatings was the sintered & crushed WC-l2Co. The coatings were produced by the hydrogen hybrid typed system at different spraying conditions, The hardness and the surface porosity of the coatings were measured. the microstructure and the phase transformation behavior were observed. The friction and wear testing were performed using the pin-on-disk technique at dry wear condition under various sliding distances. The dry friction coefficients were in the range of 0.2-0.6 under the entire spraying conditions, which had the least value at the condition of spraying distance of 230mm and powder feed rate of 150g/min. The porosity increased with increasing the powder feed rate. The hardness was decreased due to the precipitate of Co_(6)W_(6)C with increasing the fuel gas flow rate. The HVOF coatings was worn by two patterns with the different sliding distances. The one was worm by the abrasive wear at Co-riched region, the The adhesive wear and the formation of tribo oxide film, and the delamination of the coated layer due to the nucleation and growth of the surface crack at tribo oxide film. And the other was worn by the abrasive wear, and the delamination due to the formation of oxide film and surface fatigue. The coatings possessed superior wear resistance at spraying distance of 230mm, powder feed rate of 150g/min, and fuel gas flow rate of 41/min.
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