Preview

Вестник НЯЦ РК

Расширенный поиск

ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ HVOF ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ WC – ОБЗОР

https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-1-4-14

Полный текст:

Аннотация

В статье приведены основные проблемы износа и срока эксплуатации шиберных задвижек для магистрального трубопроводного транспорта нефтяной и газовой промышленности. Одним из возможных способов решения этих проблем является нанесение тонкого слоя износостойких и коррозионностойких покрытий. В связи с постоянно растущей стоимостью материалов, а также возросшими требованиями к материалам в последнее время все большее значение придается методам нанесения покрытий. Среди газотермических методов нанесения покрытий технология высокоскоростного кислородно-топливного напыления (HVOF) является новой и быстро развивающейся технологией, которая позволяет получать покрытия высокой плотности с пористостью менее 1%, обладающие повышенной твердостью и адгезией, а также  улучшенными свойствами эрозии, коррозии и износостойкости.   В этой обзорной статье проведен сравнительный обзор характеристик карбидных покрытий, полученных с использованием различных технологий напыления.

Об авторах

Б. К. Рахадилов
Восточно-Казахстанский университет им. С. Аманжолова
Казахстан

Рахадилов Бауыржан Корабаевич - доктор PhD, ассоциированный профессор кафедры инженерии и технологий.

Усть-Каменогорск



Н. Муктанова
Восточно-Казахстанский технический университет им. Д. Серикбаева
Казахстан

Муктанова Назерке - докторант 2-го курса специальности Техническая физика.

Усть-Каменогорск



Л. Г. Журерова
Восточно-Казахстанский университет им. С. Аманжолова
Казахстан

Журерова Лайла Гылыммедденовна - старший научный сотрудник НИЦ "Инженерия и трибология".

Усть-Каменогорск



Список литературы

1. Шеров К.Т., Габдысалык Р. Анализ и исследование проблемы изготовления крупных задвижек для магистральных трубопроводов // Труды университета. Караганда: Изд-во КарГТУ. – 2018. № 1 (70) – С. 13–17.

2. https://www.youtube.com/watch?v=wg5IZN2noH0

3. https://www.uzpa.kz/about/

4. Полосков С. С. Проблемы наплавки уплотнительных поверхностей трубопроводной арматуры и пути их решения // Вестник Донского государственного технического университета. – 2019. Т. 19. № 4. – C. 349–356.

5. Туков С.А., Корчагина М.В., Киреев С.О. Проблемы герметичности шаровых кранов и методы их решения // Донской государственный технический университет. – 2018, С. 12–15.

6. http://www.indmet.ru/tech/vyisokoskorostnoe-gazotermicheskoe-napyilenie-hvof

7. Keshavamurthy R., Sudhan M.D., Kumar A., Ranjan V., Singh P., Singh A. Wear behaviour of hard chrome and tungsten carbide-HVOF coatings // Materialstoday: proceedings. – 2018. V. 5. P. 24587–24594. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2018.10.256

8. Kumar H., Chittosiya Ch., Shukla V.N. HVOF Sprayed WC Based Cermet Coating for Mitigation of Cavitation, Erosion & Abrasion in Hydro Turbine Blade // Materials Today: Proceedings. – 2018. V. 5. P. 6413–6420. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.12.253

9. Li G.P., Peng Y.B., Yan L.W., Xu T., Long J.Z., Luo F.H. Effects of Cr concentration on the microstructure and properties of WC-Ni cemented carbides // Journal of Materials Research and Technology. – 2020. V.9. – P. 902-907. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.11.030

10. Дружнова Я.С. Развитие методов газотермического напыления упрочняющих покрытий на основе карбидов вольфрама и хрома (обзор) // Труды ВИАМ. – 2022. № 10 (116).

11. Jianxing Yu, Xin Liu, Yang Yu, Haoda Li, Pengfei Liu, Kaihang Huang and Ruoke Sun. Research and Application of High-Velocity Oxygen Fuel Coatings // Coatings. – 2022. V. 12(6). P. 828. https://doi.org/10.3390/coatings12060828

12. Samodurova, M., Shaburova, N., Samoilova, O., Moghaddam A.O., Pashkeev K., Ul’yanitckiy V., Trofimov E. Properties of WC–10%Co–4%Cr Detonation Spray Coating Deposited on the Al–4%Cu–1%Mg Alloy // Materials. – 2021. V. 14(5). https://doi.org/10.3390/ma14051206

13. Ghadami F., Sabour Rouh Aghdam A. Improvement of high velocity oxy-fuel spray coatings by thermal posttreatments: A critical review // Thin Solid Films. – 2019. V.678. P. 42–52. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.02.019

14. Maharajan S., Michael Thomas Rex F., Ravindran D., Rajakarunakaran S. Erosive and corrosive wear performance and characterization studies of plasma-sprayed WC/Cr3C2 coating on SS316 //Applied Ceramic Technology. – 2022. https://doi.org/10.1111/ijac.14118

15. Bhosale D.G., Ram Prabhu T., Rathod W.S. Sliding and erosion wear behaviour of thermal sprayed WC-Cr3C2-Ni coatings // Surface and Coatings Technology. – 2020. V. 400. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126192

16. Vats A, Patnaik A., Meena M.L, Shringi D. Role of microfactors on microstructure and on the tribological performance of HVOF coatings: A review // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2021. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1017/1/012010

17. Robert J.K. Wood, S. Herd, Mandar R. Thakare. A critical review of the tribocorrosion of cemented and thermal sprayed tungsten carbide // Tribology International. – 2018. P. 491–509. https://doi.org/10.1016/j.triboint.2017.10.006

18. Zhou W.X., Zhou K.S., Li Y.X., Deng C.M., Zeng K.L. High temperature wear performance of HVOF-sprayed Cr3C2-WC-NiCoCrMo and Cr3C2-NiCr hardmetal coatings // Applied Surface Science. – 2017. V. 416, P. 33–44. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.04.132

19. Gopi R., Saravanan I., Devaraju A., Ponnusamy P. Tribological behaviour of thermal sprayed high velocity oxy-fuel coatings on tungsten carbide – A review // MaterialsToday: Proceeding. – 2020. V. 39. P. 292–295. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.07.133

20. Picas J.A. [et al.]. Microstructure and wear resistance of WC–Co by three consolidation processing techniques // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2009. V. 27, P. 344–349. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2008.07.002

21. http://www.indmet.ru/tech/vyisokoskorostnoe-gazotermicheskoe-napyilenie-hvof

22. https://www.plasmacentre.ru/oborudovanie/oborudovanie-dlya-napyileniya/ustanovka-hvof-termika/

23. https://www.plasmascience.kz/оборудование/

24. http://www.coating-ball.com/ru/index.php?page=high-velocity-spray

25. http://www.flamespraytech.ru/processes/HVOF

26. Батиенков Р.В., Бурковская Н.П., Большакова А.Н., Худнев А.А. Высокотемпературные композиционные материалы с металлической матрицей (обзор) // Труды ВИАМ. – 2020. № 6–7 (89).

27. Mishra T.K., Kumar A., Sinha S.K. Experimental investigation and study of HVOF sprayed WC-12Co, WC-10Co-4Cr and Cr3C2-25NiCr coating on its sliding wear behavior // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2021, V. 94. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2020.105404

28. Magdy M. El Rayes, El-Sayed M. Sherif, Hany S. Abdo. Comparative study into microstructural and mechanical characterization of HVOF-WC-based coatings // Crystals. – 2022. 12(7), 969. https://doi.org/10.3390/cryst12070969

29. Testa V., Morelli S., Bolelli G., Benedetti B., Puddu P., Sassatelli P., Lusvarghi L. Alternative metallic matrices for WC-based HVOF coatings // Surface and Coatings Technology. – 2020. V. 402. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126308

30. Xiao-bin Liu, Jia-jie Kang, Wen Yue, Zhi-qiang Fu, Li-na Zhu, Ding-shun She, Jian Liang, Cheng-biao Wang. Performance evaluation of HVOF sprayed WC-10Co4Cr coatings under slurry erosion // Surface Engineering. – 2019. https://doi.org/10.1080/02670844.2019.1568661

31. Govande A.R., Chandak A., Sunil B.R., Dumpala R. Carbide-based thermal spray coatings: a review on performance characteristics and post-treatment // International Journal Refractory Metals and Hard Materials. – 2022. V. 103. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2021.105772

32. Панин А.В. [и др.] Методы нанесения защитных покрытий: учебное пособие / А.В. Панин, А.Р. Шугуров, А.Г. Колмаков // Томский политехнический университет. – Томск: Изд-во ООО «СПБ Графикс», – 2020. – 109 с.

33. Donadei V, Koivoluoto H, Sarlin E, Vuoristo P. Lubricated icephobic coatings prepared by flame spraying with hybrid feedstock injection // Surface and Coatings Technology. – 2020. V. 403. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126396

34. Devaraj S., McDonald A., Chandra S. Metallization of porous polyethylene using a wire-arc spray process for heat transfer applications // Journal of Thermal Spray Technology. – 2021. V. 30. P. 145–156. https://doi.org/10.1007/s11666-020-01119-1

35. Jhonattan de la Roche, Juan Manuel Alvarado-Orozco, Pablo Andres Gomez, Irene Garcia Cano, Sergi Dosta, Alejandro Toro. Hot corrosion behavior of dense CYSZ/YSZ bilayer coatings deposited by atmospheric plasma spray in Na2SO4 + V2O5 molten salts // Surface and Coatings Technology. – 2022. V. 432. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.128066

36. Huang C., Arseenko M., Zhao L., Xie Y., Elsenberg A., Li W., Gartner F., Simar A., Klassen T. Property prediction and crack growth behavior in cold sprayed Cu deposits // Materials & Design. – 2021. V. 206. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.109826

37. Singh V., Singh I., Bansal A., Omer A., Singla A.K., Rampal A., Goyal D.K. Cavitation erosion behavior of high velocity oxy fuel (HVOF) sprayed (VC + CuNi-Cr) based novel coatings on SS316 steel // Surface and Coatings Technology. – 2022. V. 432. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.128052

38. Praveen AS, Arjunan A. High-temperature oxidation and erosion of HVOF sprayed NiCrSiB/Al2O3 and NiCrSiB/WC–Co coatings // Applied Surface Science Advances. – 2022. V. 7. https://doi.org/10.1016/j.apsadv.2021.100191

39. Pishva, P.; Salehi, M.; Golozar, M.A. Effect of grinding on surface characteristics of HVOF-sprayed WC–10Co– 4Cr coatings // Surface Engineering. – 2020, V. 36, P. 1180–1189. https://doi.org/10.1080/02670844.2019.1647938

40. Jonda E., Łatka L. Comparative analysis of mechanical properties of WC-based cermet coatings sprayed by HVOF onto AZ31 magnesium alloy substrates // Advances in Science and Technology Research Journal. – 2021. V. 15. https://doi.org/10.12913/22998624/135979

41. Abdullahi K. Gujba, Mohammed S. Mahdipoor, Mamoun Medraj. Water droplet impingement erosion performance of WC-based coating sprayed by HVAF and HVOF // Wear an International Journal on the Science and Technology of Friction, Lubrication and Wear. – 2021. V. 484–485. https://doi.org/10.1016/j.wear.2021.203904

42. Bolelli G., Berger L.M., Börner T., Koivuluoto H., Lusvarghi L., Lyphout C., Markocsan N., Matikainen V., Nylén P., Sassatelli P., Trache R., Vuoristo P. Tribology of HVOF- and HVAF-sprayed WC–10Co4Cr hardmetal coatings: A comparative assessment // Surface & Coatings Technology. – 2015. V. 265. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2015.01.048

43. Marzanna Ksiazek, Ilona Nejman and Lukasz Boron. Investigation on Microstructure, Mechanical and Wear Properties of HVOF Sprayed Composite Coatings (WC– Co + CR) On Ductile Cast Iron // Materials. – 2021. V. 14(12). https://doi.org/10.3390/ma14123282

44. Karla O.M. and [et al.]. Microstructure and Properties Characterization of WC-Co-Cr Thermal Spray Coatings // Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering. – 2018. V. 6. P. 482-497. https://doi.org/10.4236/jmmce.2018.64034

45. Nguyen V. P., Dang T. N., Le C. C., & Wang D. A. Effect of coating thickness on fatigue behavior of AISI 1045 steel with HVOF thermal spray and hard chrome electroplating // Journal of Thermal Spray Technology. – 2020. V. 29(8). P. 1968–1981. https://doi.org/10.1007/s11666-020-01090-x

46. Vinh P. N., Thien N. D., & Le Chi C. Evaluating the effect of HVOF sprayed WC-10Co-4Cr and hard chromium electroplated coatings on fatigue strength of axle-shaped machine parts // In International Conference on Engineering Research and Applications. – 2018. P. 309–317. https://doi.org/10.1007/978-3-030-04792-4_41

47. Castro R. D. M., Rocha A. D. S., Mercado Curi E. I., & Peruch F. A comparison of microstructural, mechanical and tribological properties of WC-10Co4Cr-HVOF coating and hard chrome to use in hydraulic cylinders // American Journal of Materials Science. Rosemead. – 2018. Vol. 8. No. 1. P. 15–26. https://doi.org/10.5923/j.materials.20180801.03

48. Wu Y., Wang B., Hong S., Zhang J., Qin Y., & Li G. Dry sliding wear properties of HVOF sprayed WC–10Co–4Cr coating // Transactions of the Indian Institute of Metals. – 2015. V. 68(4). P. 581–586. https://doi.org/10.1007/s12666-014-0487-3

49. Wang D., Zhang B., Jia C., Gao F., Yu Y., Chu K., Zhang M., Zhao X. Influence of carbide grain size and crystal characteristics on the microstructure and mechanical properties of HVOF-sprayed WC-CoCr coatings // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2017. V. 69. P. 138–152 https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2017.08.008

50. Xiang D., Cheng X.D., Xiang Y.U., Chao L.I., Ding Z.X. Structure and cavitation erosion behavior of HVOF sprayed multi-dimensional WC–10Co4Cr coating // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. – 2018. V. 28. P. 487–494. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(18)64681-3

51. Schwetzke R., Kreye H., Therm J. Microstructure and properties of tungsten carbide coatings sprayed with various high velocity oxygen fuel spray systems // Journal of Spray Technology. – 1999. V. 8(3). P. 433–438. https://doi.org/10.1361/105996399770350395

52. Haibin W., Qingfan Q. Wear resistance enhancement of HVOF-sprayed WC-Co coating by complete densification of starting powder // Materials and Design. – 2020. V. 191. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108586

53. Li S., Guo Z., Xiong J., Lei Y., Li Y., Tang J. & Ye J. Corrosion behavior of HVOF sprayed hard face coatings in alkaline-sulfide solution // Applied Surface Science. – 2017. V. 416. P. 69–77. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2017.04.149

54. Julian Eßler, Dino Woelk, Dragos Utu, Gabriela Marginean. Influence of the powder feed rate on the properties of HVOF sprayed WC-based cermet coatings // Materials Today: Proceedings. – 2022. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.11.120

55. Lima C. R. C. [et al.]. Developing alternative coatings for repair and restoration of pumps for caustic liquor transportation in the aluminum and nickel industry // Surface and Coatings Technology. – 2015. V. 268. P. 123–133. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.08.010

56. Zheng C. [et al.]. Experimental study on the erosion behavior of WC-based high-velocity oxygen-fuel spray coating // Powder Technology. – 2017. V. 318. P. 383–389. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2017.06.022

57. Singh J., Kumar S. and Mohapatra S. K. Tribological analysis of WC–10Co–4Cr and Ni– 20Cr2O3 coating on stainless steel 304 // Wear. – 2017. V. 376–377. P. 1105– 1111. https://doi.org/10.1016/j.wear.2017.01.032


Дополнительные файлы

Рецензия

Для цитирования:


Рахадилов Б.К., Муктанова Н., Журерова Л.Г. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕХНОЛОГИИ HVOF ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ WC – ОБЗОР. Вестник НЯЦ РК. 2023;(1):4-14. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-1-4-14

For citation:


Rakhadilov B.K., Muktanova N., Zhurerova L.G. APPLICATION OF HVOF TECHNOLOGY FOR WC-BASED WEAR-RESISTANT COATINGS – AN OVERVIEW. NNC RK Bulletin. 2023;(1):4-14. (In Russ.) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-1-4-14

Просмотров: 300


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1729-7516 (Print)
ISSN 1729-7885 (Online)