Keraamipinnoitteiden valmistus HVOF-ruiskutuksella

Kari Korpiola, Petri Jokinen

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Keraamien pinnoittaminen termisesti ruiskuttamalla suoritetaan yleisesti plasmaruiskutuksella. Keraamien pinnoittaminen HVOF-ruiskutuksella (suurnopeusliekkiruiskutuksella) on poikkeuksellista. Keraamien pinnoittaminen HVOF-ruiskutuksella on kuitenkin kiinnostavaa, koska näin valmistettujen keraamipinnoitteiden käyttöominaisuudet ovat plasmaruiskutettuja pinnoitteita parempia. Tutkimuksessa verrattiin kaupallisia Al2O3-, TiO2- ja Cr22O3- pinnoitteita laboratoriossa tehtyihin HVOF-keraamipinnoitteisiin. Testeissä havaittiin laboratoriossa valmistettujen HVOF-keraamipinnoitteiden olevan kaupallisia plasma- ja liekkiruiskutuksella valmistettuja keraamipinnoitteita merkittävästi parempia. HVOF-keraamipinnoitteet saavuttivat erinomaisen tartunnan ruiskutusalustaan, suuren kovuuden ja kulutuksen keston. Keraamipinnoitteet havaittiin kemialliselta kestoltaan yllättäen vain kohtuullisiksi. Niiden kestävyys oli rajallista matalassa ja korkeassa pH:ssa, vastoin odotuksia. Hankkeen aikana HVOF-pinnoitusta kokeiltiin Neles Controls Oy:n kypäräventtiiliin. Hankkeeseen osallistuvat yritykset eivät olleet aiemmin pinnoittaneet keraameja HVOF-ruiskutuksella. Hankkeen kestäessä saatiin keraamien HVOF-ruiskutus siirrettyä yrityksiin, ja niissä valmistetut pinnoitteet olivat ominaisuuksiltaan erinomaisia. Keraami-, plasma- ja HVOF-pinnoitteita vertailtaessa havaittiin HVOF-pinnoitteiden olevan 3-6 kertaa kalliimpia valmistaa. Toisalta HVOF-keraamipinnoitteiden kohonneita valmistuskustannuksia kompensoi käyttöominaisuuksiltaan merkittävästi parempi pinnoiteen laatu ja mahdollisuus pinnoittaa ilman tartuntakerrosta. Kulutusta vastaan tarvittava pienempi pinnan vahvuus alentaa merkittävästi valmistuskustannuksia. Onnistuneen HVOF-keraamipinnoitteen valmistamisen edellytykseksi havaittin: Keraamipinnoitteiden valmistus onnistuu ainoastaan plasmapinnoitejauheita (5-60 mm) pienemmillä keraamijauheilla (5-20 mm). Pinnoituskokeissa havaittiin tärkeäksi jauheiden hyvä juoksevuus, josta on seurauksena tasainen pinnan laatu. Pinnoitejauheiden hyvä juoksevuus saavutetaan varastoimalla jauheet kuivassa ja lämpimässä tilassa. Onnistuneen keraamipinnoitteen edellytyksenä on siihen soveltuva HVOF-ruisku (Prax Air HV-2000 ja muunneltu Sulzer Metco DJ Hybrid). Pinnoitejauheen sulamiselta edellytetään sopivaa kuuman liekin tuottavaa polttoainetta, propaania tai vetyä. Pinnotusparametreiksi pitää valita kuuma liekki ja lyhyt pinnoitusetäisyys (100-150 mm). HVOF-ruiskussa pitää käyttää riittävän pitkää pinnoitejauheen kiihdytys- ja lämmityssuutinta (> 10 cm). Riittävän pitkällä suuttimella varmistetaan keraamijauheiden sopiva pinnoituslämpötila. Pinnoitteen kiinnipysyvyyttä voidaan merkittävästi parantaa aloittamalla ja lopettamalla pinnoitus korotetussa lämpötilassa (> 100 °C).
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages91
ISBN (Electronic)951-38-5647-X
ISBN (Print)951-38-5646-1
Publication statusPublished - 2000
MoE publication typeD4 Published development or research report or study

Publication series

SeriesVTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes
Number2020
ISSN1235-0605

Keywords

  • ceramic coatings
  • HVOF
  • thermally sprayed coatings
  • plasma sprayed coatings
  • fuel gas
  • wear
  • alumina coatings
  • surface treatment
  • tests
  • microstructure
  • durability
  • corrosion resistance
  • mechanical properties

Cite this

Korpiola, K., & Jokinen, P. (2000). Keraamipinnoitteiden valmistus HVOF-ruiskutuksella. VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Tiedotteita - Meddelanden - Research Notes, No. 2020 http://www.vtt.fi/inf/pdf/tiedotteet/2000/T2020.pdf