Vliv přítomnosti miniaturních splatů na mechanické vlastnosti hybridních plazmových nástřiků

Abstract

Plazmové stříkání nabízí možnost přípravy materiálů s vlastnostmi, které jsou konvenčními způsoby zpracování materiálů nedosažitelné. Vzniklé nástřiky jsou používány například jako tepelné bariéry nebo jako antikorozní ochrana jiných, levnějších materiálů. Nejnovějším odvětvím plazmového stříkání je takzvané hybridní plazmové stříkání, které kombinuje depozici ze suchých prášků a kapalin. V předložené práci byly hybridní plazmové nástřiky vyrobeny stříkáním vodné suspenze submikronového TiO2 současně se suchým hrubozrnným Al2O3 a byly porovnány s konvenčními nástřiky Al2O3. Mikrostruktury připravených nástřiků byly pozorovány pomocí řádkovacího elektronového mikroskopu. Pro porovnání mechanických vlastností byly použity zkoušky kavitační odolnosti, tvrdosti, adhezně-kohezní pevnosti v tahu a otěruvzdornosti pomocí SAR testu. Výsledky přesvědčivě ukazují, že v případě dopadu mikrosplatu TiO2 na Al2O3 měl nástřik tendenci tvořit na rozhraní slabý spoj, zatímco v opačném případě docházelo ke vzniku pevnějšího difúzního spojení. Přítomnost miniaturních částic TiO2 v Al2O3 matrici tak může snižovat vnitřní kohezi mezi jednotlivými splaty nástřiku, což má na jeho mechanické vlastnosti negativní vliv.

Plasma spraying offers possibilities of preparation of coatings with properties unachievable by conventional processing methods. The coatings are used as for example thermal barriers or corrosion protection to other, cheaper materials. The latest trend in plasma spraying is so called hybrid plasma spraying which combines the deposition of dry powders and suspensions. In the presented thesis, hybrid plasma sprayed coatings were prepared by spraying of water-based suspension of submicron TiO2 concurrently with dry coarse-grain Al2O3 and were compared to conventional Al2O3 coatings. The microstructures of prepared coatings were observed with scanning electron microscope. To compare the mechanical properties, cavitation test, hardness test, adhesion-cohesion tensile strength test, and abrasion resistance test (SAR) were used. The results showed convincingly that in the case of a TiO2 microsplat impacting the large Al2O3 splat, the couple tended to form a weak connection on the interface, while stronger diffusion bond was formed vice versa. Thus, the presence of miniature TiO2 incorporations in Al2O3 matrix could reduce the internal cohesion between individual splats of the coating, thereby negatively influencing its mechanical properties.