Czasopismo | OCHRONA PRZED KOROZJĄ | Rocznik 2024 - zeszyt 6

Preparation and characterization of cermet MSZ/Ni-Al coating deposited by flame spraying technique

Przygotowanie i charakterystyka powłoki cermetalowej MSZ/Ni-Al osadzonej techniką natrysku płomieniowego

10.15199/40.2024.6.2

nr katalogowy: 149025
10.15199/40.2024.6.2

Streszczenie

10MgO-ZrO2/Ni-Al cermet powders were sprayed by flame spray technique onto low carbon steel substrates type API 5L used commonly in the oil industrial. The aim of the present study was to investigate the influence of the thermal treatment behaviour on the structural, mechanical and microstructural evolution properties in order to verify the thermal phase stability at high temperatures. The free-standing cermet samples (1.85 mm thick) were heat treated in air at 1000°C, 1100°C, 1200°C, 1300°C and 135°C, respectively, for a 2 h aging time. The test properties were characterised by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), wear loss and Vickers hardness. The results showed that the deposited cermet coating became thicker and had ideal phase stability with the best mechanical properties when heat treated at 1300°C for 2 h of sintering. In addition, at 1350°C, the microstructure surface revealed split cracks and pores across the layers, which is not reliable for longer thermal stability. The results also showed that zirconium oxide (ZrO₂) undergoes a significant change from cubic (FCC-ZrO₂), tetragonal (T-ZrO2) and monoclinic (M-ZrO2) structures through the different temperature levels. These results also revealed that the wear loss value of the cermet coating is thus lower, and depends strongly on the porosity and hardness values. Finally, it can be concluded that the heat treatment at 1300°C (2 h) produces a typical uniform lamellar structure and high hardness values, which is reliable for longer thermal stability

Abstract

Na podłoża ze stali niskowęglowej typu API 5L, powszechnie stosowanej w przemyśle naftowym, naniesiono techniką natrysku płomieniowego proszek cermetalowy 10MgO-ZrO2/Ni-Al. Celem badania było określenie wpływu obróbki cieplnej na właściwości strukturalne, mechaniczne i mikrostrukturalne powłok, aby zweryfikować stabilność fazy termicznej w wysokich temperaturach. Próbki powłok cermetalowych (o grubości 1,85 mm) poddawano obróbce cieplnej w powietrzu w temperaturach 1000°C, 1100°C, 1200°C, 1300°C i 1350°C przez 2 h. Właściwości próbek oznaczono metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD), skaningowej mikroskopii elektronowej(SEM) i spektroskopii rentgenowskiej z dyspersją energii (EDS), określono także zużycie ścierne i twardość Vickersa. Wykazano, że osadzona powłoka cermetalowa miała większą grubość i idealną stabilność fazową oraz najlepsze właściwości mechaniczne po 2 h spiekania w temperaturze 1300°C. Po obróbce cieplnej w temperaturze 1350°C na powierzchni mikrostruktury pojawiły się pory i pęknięcia w poprzek warstw, co nie sprzyja zapewnieniu stabilności termicznej w dłuższym czasie. Z badań wynika również, że tlenek cyrkonu (ZrO2) w różnych temperaturach ulega znacznym zmianom: ze struktury sześciennej (FCC-ZrO2) w tetragonalną (T-ZrO2) i jednoskośną(M-ZrO2). Uzyskane rezultaty świadczą także o tym, że zużycie powłoki cermetalowej jest mniejsze i silnie uzależnione od porowatości i twardości. W wyniku obróbki cieplnej w temperaturze 1300°C (przez 2 h) wytwarza się typowa jednolita struktura lamelarna i osiąga ona wysoką twardość, co jest konieczne do zapewnienia długotrwałej stabilności termicznej

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] M. M. Khalaf, H. lbrahimov, E. H. Ismaillov. 2012. “Nanostructured Materials: Importance, Synthesis and Characterization – A Review.” Chemistry Journal 2(3): 118–125.
[2] L. M. Silva, M. A. Morales, J. F. M. L. Mariano, J. A. H. Coaquira, J. H. de Araújo. 2023. “Synthesis, Structural and Magnetic Study of BaFe12O19/CoFe2O4@ CoFe2 Nanocomposites.” Journal of Alloys and Compounds 963: 171285. DOI: 10.1016/j.jallcom.2023.171285.
[3] S. Lan, M. A. Willard. 2017. Synthesis of Soft Magnetic Nanomaterials and Alloys. In: Y. Hou, D. J. Sellmyer (eds.). Magnetic Nanomaterials: Fundamentals, Synthesis and Applications. Weinheim: Wiley.
[4] C. Suryanarayana. 2001. “Mechanical Alloying and Milling.” Progress in Materials Science 46(1–2): 1–184. DOI: 10.1016/S0079-6425(99)00010-9.
[5] L. Aymard, B. Dumon, G. Viau. 1996. “Production of Co-Ni Alloys by Mechanical Alloying.” Journal of Alloys and Compounds 242(1–2): 108-113. DOI: 10.1016/0925-8388(96)02285-2.
[6] I. K. Jassim, K.-U. Neumann, D. Visser, P. J. Webster, K. R. A. Ziebeck. 1992. “The Magnetic Structure of the Heusler Alloy Pd2−xAgxMnIn.” Physica B: Condensed Matter 180–181(1): 145–146. DOI: 10.1016/0921-4526(92)90688-O.
[7] A. Mukhtar, T. Mehmood, K. M. Wu. 2017. “Investigation of Phase Transformation of CoNi Alloy Nanowires at High Potential.” Materials Science and Engineering 239: 012017. DOI: 10.1088/1757-899X/239/1/012017.
[8] B. Neelima, N. V. Rama Rao, V. Rangadhara Chary, S. Pandian. 2015. “Influence of Mechanical Milling on Structure, Particle Size, Morphology and Magnetic Properties of Rare Earth Free Permanent Magnetic Zr2Co11 Alloy.” Journal of Alloys and Compounds 661: 72–76. DOI: 10.1016/ j.jallcom.2015.11.186.
[9] A. Y. Khidhaeir, I. K. Jassim. 2023. “Fabrication and Characterization of Binary Fe60-Co40 Alloy by Powder Metallurgy Method.” International Journal of Scientific Research in Science and Technology 10(5): 391–396. DOI: 10.32628/ IJSRST52310528.
[10] H. Shokrollahi. 2009. “The Magnetic and Structural Properties of the Most Important Alloys of Iron Produced by Mechanical Alloying.” Materials and Design 30(9): 3374–3387. DOI: 10.1016/j.matdes.2009.03.035.
[11] M. Khajepour, S. Sharafi. 2012. “Characterization of Nanostructured Fe-Co-Si Powder Alloy.” Powder Technology 232: 124–133. DOI: 10.1016/j.powtec. 2012.07.051.
[12] M. E. McHenry, D. E. Laughlin. 2014. Magnetic Properties of Metals and Alloys. In: D. E. Laughlin, K. Hono (eds.). Physical Metallurgy. Amsterdam: Elsevier.
[13] H. M. K. Frage, I. K. Jassim, J. A. Yagoob. 2022. “Synthesis and Characterization of Binary Ni75-Co25 Alloy by Mechanical Alloying.” International Journal of Mechanical Engineering 7(2): 697–702.
[14] H. A. F. Al-Falahi, E. Hameed. 2019. “Preparing and Improving the Properties of Sodium Acrylate Polymer by Adding Dentonite for the Treatment of Desertification Phenomenon.” Al-Kitab Journal for Pure Sciences 3(1): 15–29. DOI: 10.32441/kjps.03.01.p2.
[15] R. A. Raimundo, V. D. Silva, L. S. Ferreira, F. J. A. Loureiro, D. P. Fagg, D. A. Macedo, U. U. Gomes, M. M. Soares, R. M. Gomes, M. A. Morales. 2023. “NiFe Alloy Nanoparticles Tuning the Structure, Magnetism, and Application for Oxygen Evolution Reaction Catalysis.” Magnetochemistry 9(8): 201. DOI: 10.3390/ magnetochemistry9080201.
[16] M. M. Saleh, H. Khemakhem, I. K. Jassim, R. H. Al-Saqa. 2024. “Structure and Mechanical Properties of Cermet Ni-Al/MSZ Thick Coating Prepared by Flame Spraying Technique.” Ochrona przed Korozją 1(67): 9–14. DOI: 10.15199/40.2024.1.2.

Zeszyt


OCHRONA PRZED KOROZJĄ- e-zeszyt (pdf) 2024-6 licencja: Osobista Produkt cyfrowy Nowość	55.00 zł

Prenumerata

OCHRONA PRZED KOROZJĄ - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

504.00 zł

OCHRONA PRZED KOROZJĄ - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
OCHRONA PRZED KOROZJĄ - papierowa prenumerata roczna	636.00 zł brutto 588.89 zł netto 47.11 zł VAT (stawka VAT 8%)
OCHRONA PRZED KOROZJĄ - pakowanie i wysyłka	42.00 zł brutto 34.15 zł netto 7.85 zł VAT (stawka VAT 23%)

678.00 zł

OCHRONA PRZED KOROZJĄ - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
OCHRONA PRZED KOROZJĄ - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	762.00 zł brutto 705.56 zł netto 56.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

762.00 zł

Open Access

Zeszyt

2024-6

Twój Koszyk

Zeszyt

Prenumerata

Open Access

Zeszyt

Czasopisma