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This paper shows how Angle-Resolved Scattering can reveal wear on engineered surfaces. The samples studied, three discs made of steel 100Cr6H used in gear wheels in the automotive industry, were assessed after they had undergone ball-on-disc tests. Scattering maps recorded for spatial frequencies from 0.1 µm-1 to 2.7 µm-1 show a contrast inversion around 0.36 µm-1 revealing the wear trace. Besides measurements of rms roughness, where mean values are 20 nm and 24 nm depending on the locations considered, stationarity and isotropy, we demonstrate the ability of the technique to reveal localized wear on this type of surface in a rapid, robust and convenient way. We show that the tool trace is influenced by the load magnitude rather than by the number of oscillation cycles and highlight the key role played by surface roughness in how the sample responds to wear tests.
In der vorliegenden Arbeit wurden die Herstellung und die Eigenschaften von APSund HVOF-gespritzten Schichten aus dem gesamten System Cr2O3-TiO2 erstmalig systematisch untersucht. Für die Herstellung experimenteller Beschichtungspulver auf der TiO2-reichen Seite, aber auch für die Interpretation der Phasenzusammensetzungen der Schichten wurde das Cr2O3-TiO2-Phasendiagramm eingehend analysiert. Neben kommerziell verfügbaren Pulvern auf der Cr2O3-reichen Seite wurden im Rahmen der Arbeit fünf durch agglomerieren und sintern hergestellte experimentelle Pulver auf der TiO2-reichen Seite verwendet. In diesen experimentellen Pulvern konnten die angestrebten Phasenzusammensetzungen gezielt eingestellt werden. Mit beiden Spritzverfahren konnten homogene und porenarme Schichten hergestellt werden. Durch die Spritzprozesse kommt es zu erheblichen Veränderungen der Phasenzusammensetzungen. Bei der Schichthärte, dem spezifischen Widerstand der Schichten, als auch bei der Beständigkeit im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß existiert eine Abhängigkeit der Eigenschaften vom Cr2O3-Gehalt. Die erwarteten niedrigen spezifischen Widerstände auf der TiO2-reichen Seite wurden bestätigt. Als hochtemperaturstabile, elektrisch leitfähige keramische Schichten besitzen sie ein hohes Anwendungspotential. Die Vorteile der Schichten im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß liegen bei Hochtemperaturanwendungen.
Die Zusammensetzung WC-(W,Cr)2C-7%Ni gehört zu den kommerziell verfügbaren Standardzusammensetzungen für Hartmetallspritzpulver und -schichten. Abweichend davon wird sie mit unterschiedlichen Bezeichnungen wie WC-CrC-Ni, WC-Cr3C2-Ni oder WC-NiCr gehandelt. In diesem Beitrag werden die spezifischen Mikrostrukturen und Phasenzusammensetzungen der Beschichtungspulver und der HVOF-gespritzten Schichten vorgestellt. Das besondere Anliegen ist es, dass noch unbekannte Potenzial dieser Zusammensetzung, ihre außerordentliche Oxidationsstabilität und das günstige Verhalten im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß aufzuzeigen. Diese Eigenschaften werden mit denen von WC-10%Co-4%Cr-Schichten verglichen. Da seit dem Zeitpunkt der Entwicklung der Zusammensetzung 50 Jahre verstrichen sind, kann davon ausgegangen werden, dass sie bei weitem nicht optimal auf die uns heute zur Verfügung stehende Anlagentechnik abgestimmt ist. Somit ist der Impuls für weitere Verbesserungen und neue Anwendungen gegeben.
The composition WC-(W,Cr)2C-7%Ni is a standard commercially available composition for hardmetal feedstock powders and coatings, but it is sold under a variety of designations including WC-'CrC'-Ni, WC-Cr3C2-Ni and WC-NiCr. In this paper the specific microstructures and phase compositions of the feedstock powder and the HVOF-sprayed coatings are presented with a view to shedding light on the still-unknown application potential of this composition as well as its extraordinary oxidation resistance and advantageous behaviour in dry sliding conditions. These properties are compared with those of WC-10%Co-4%Cr coatings. As 50 years have passed since it was developed, this composition can well be said to be far from optimal for todays HVOF equipment. There is hence room for improvement as well as for new applications.
WC-(W,Cr)2C-Ni - die unbekannte Hartmetallschicht / WC-(W,Cr)2C-Ni - the unknown hardmetal coating
(2008)
Die Zusammensetzung WC-(W,Cr)2C-7%Ni gehört zu den kommerziell verfügbaren Standardzusammensetzungen für Hartmetallspritzpulver und -schichten. Abweichend davon wird sie mit unterschiedlichen Bezeichnungen wie WC-'CrC'-Ni, WC-Cr3C2-Ni oder WC-NiCr gehandelt. In diesem Beitrag werden die spezifischen Mikrostrukturen und Phasenzusammensetzungen der Beschichtungspulver und der HVOF-gespritzten Schichten vorgestellt. Das besondere Anliegen ist es, dass noch unbekannte Potenzial dieser Zusammensetzung, ihre außerordentliche Oxidationsstabilität und das günstige Verhalten im ungeschmierten Reib-/Gleitverschleiß aufzuzeigen. Diese Eigenschaften werden mit denen von WC-10%Co-4%Cr-Schichten verglichen. Da seit dem Zeitpunkt der Entwicklung der Zusammensetzung 50 Jahre verstrichen sind, kann davon ausgegangen werden, dass sie bei weitem nicht optimal auf die uns heute zur Verfügung stehende Anlagentechnik abgestimmt ist. Somit ist der Impuls für weitere Verbesserungen und neue Anwendungen gegeben. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
The composition WC-(W,Cr)2C-7%Ni is a standard commercially available composition for hardmetal feedstock powders and coatings, but it is sold under a variety of designations including WC-'CrC'-Ni, WC-Cr3C2-Ni and WC-NiCr. In this paper the specific microstructures and phase compositions of the feedstock powder and the HVOF-sprayed coatings are presented with a view to shedding light on the still-unknown application potential of this composition as well as its extraordinary oxidation resistance and advantageous behaviour in dry sliding conditions. These properties are compared with those of WC-10%Co-4%Cr coatings. As 50 years have passed since it was developed, this composition can well be said to be far from optimal for todays HVOF equipment. There is hence room for improvement as well as for new applications.
In the current study, the tribological properties of TiC-based coatings paired with polycrystalline alumina under unlubricated sliding conditions were investigated in order to demonstrate the technological and engineering potential of such coatings. (Ti,Mo)(C,N)-Co coatings were prepared from an agglomerated and sintered spray powder by HVOF spraying using JP-5000 equipment. Cr3C2-NiCr coatings were studied for comparison. Sliding wear tests were performed over the temperature range from 23°C to 800°C with sliding speeds in the range 0.3-3 m/s, a wear distance of 5000 m and a normal force of 10 N. Wear rates of coatings and sintered alumina counterparts were measured separately. Compared with Cr3C2-NiCr coatings, (Ti,Mo)(C,N)-Co coatings showed significantly lower total wear rates, corresponding to those found in the region of mixed/boundary lubrication. With few exceptions, the coefficients of friction were found to be lower for (Ti,Mo)(C,N)-Co coatings than for Cr3C2-NiCr coatings. After tests were performed, the coating microstructures were studied by optical microscopy and SEM. The oxide scales formed on the coating surfaces were investigated by SEM and X-ray diffraction. Comparison of the total wear rates of the couples consisting of sintered alumina and a (Ti,Mo)(C,N)-Co coating with those of other alumina-ceramic and hardmetal-hard metal tribological systems demonstrates the immense potential of TiC-based coatings for sliding wear applications.