Characteristics of plasma spray coatings / Характеристики покрытия, нанесенного воздушно-плазменным напылением / Karakteristike plazma sprej prevlaka

• Main Author: Mihailo R. Mrdak
• Format: Article
• Language: English
• Published: University of Defence in Belgrade 2019-01-01
• Series: Vojnotehnički Glasnik
• Subjects: APS; VPS and SPS process; adhesion/cohesion; structure; porosity; internal stresses; VPS и SPS процесс; адгезия/когезия; структура; пористость; внутренние напряжения; VPS i SPS proces; adhezija/kohezija; struktura; poroznost; unutrašnji naponi
• Online Access: https://scindeks-clanci.ceon.rs/data/pdf/0042-8469/2019/0042-84691901116M.pdf
• ISSN: 0042-8469; 2217-4753

The characteristics of plasma spray coatings are directly related to the type of process applied (APS - atmospheric plasma spray, VPS - vacuum plasma spray, and SPS - suspension plasma spray), the characteristics of the powder and the powder deposition parameters. The properties of plasma spray coatings can be changed and adjusted depending on the operating conditions, i.e. the purpose of coatings. Applying the same powder in the deposition process can lead to coatings of different properties, depending on their purpose. If the deposited coating is intended for corrosion protection and biomedical application, it is necessary that the coating is compact. When the coating is deposited for the purpose of thermal insulation, it should be porous. Powder particles in the plasma are spherical liquid drops which, in collision with the substrate, form a lamellar structure of the coating. A higher degree of powder melting and a higher velocity of molten droplets lead to a denser structure of deposited layers. When colliding with the substrate, deposited particles transfer heat to a working part until cooling to ambient temperature. If the working part is cooled by compressed air, molten droplets solidify extremely quickly with columnar crystals in lamellae. The aim of this paper is to describe the influence of temperature and velocity of powder particles on the deformation and hardening of particles defined by the D/d ratio, chemical changes in molten particles as well as porosity, crystal changes, and internal stresses in coatings. / Характеристики покрытий, нанесенных плазменным напылением напрямую взаимосвязаны с видом применяемого процесса (APS - atmospheric plasma spray, VPS - vacuum plasma spray и SPS - suspension plasma spray), свойствами порошка и параметрами осаждения порошка. Свойства покрытий, нанесенных плазменным напылением, могут быть изменены и приспособлены к условиям эксплуатации и их назначению. При использовании одного и того же порошка в процессе осаждения могут быть получены различные свойства покрытий в зависимости от их назначения. Так, например, если покрытие предназначено для антикоррозионной защиты или биомедицинских нужд, то необходимо чтобы оно было как можно более компактным. В то время как при нанесении покрытия для нужд термоизоляции благоприятным свойством будет считаться пористость. Частицы порошка в плазменной струе представляют собой капли жидкости, имеющие сферическую форму, которые при сцеплении с подложкой образуют ламинарную структуру покрытия. Чем выше температура плавления порошка и чем больше скорость капель расплава, тем плотнее будет структура нанесенных слоев. При столкновении с подложкой осажденные частицы передают тепло рабочей поверхности до момента их охлаждения до температуры окружающей среды. В случаях, когда рабочая поверхность охлаждается сжатым воздухом, отверждение капель расплава ускоряется максимально со столбчатыми кристаллами в ламелях. Целью данной работы являлось описание того, каким образом температура и скорость частиц порошка влияют на образование деформаций и затвердения частиц, которые определяют соотношение D/d, пористость в слоях покрытия, химические реакции в частицах расплава и на кристаллические изменения в слоях покрытия, пористость и внутреннее напряжение покрытия. / Karakteristike plazma sprej prevlaka su u direktnoj vezi sa vrstom primenjenog procesa (APS - atmospheric plasma spray, VPS - vacuum plasma spray i SPS - suspension plasma spray), karakteristikama praha i parametrima depozicije praha. Svojstva plazma sprej prevlaka mogu se menjati i podešavati u zavisnosti od radnih uslova, odnosno namene prevlaka. Pri upotrebi istog praha u postupku depozicije mogu se postići različita svojstva prevlake, zavisno od namene. Ako se prevlaka deponuje za korozionu zaštitu i biomedicinsku primenu, neopohodno je da bude kompaktna, a kada se deponuje radi toplotne izolacije poželjno je da bude porozna. Čestice praha u plazmi su tečne kapi sfernog oblika koje u sudaru sa podlogom formiraju lamelarnu strukturu prevlake. Veći stepen topljenja praha i veća brzina istopljenih kapi proizvodi gušće strukture deponovanih slojeva. Na kontaktu sa podlogom deponovane čestice prenose toplotu radnom delu do hlađenja na temperaturu okoline. Ako se radni deo hladi komprimovanim vazduhom, očvršćavanje istopljenih kapi odvija se ekstremno brzo sa stubastim kristalima u lamelama. Cilj rada jeste da se opišu: uticaj temperature i brzine čestica praha na deformaciju i očvršćavanje čestica koje definiše odnos D/d, poroznost u prevlakama, hemijske promene u istopljenim česticama i kristalne promene u prevlakama, poroznost u prevlakama i unutrašnji naponi prevlaka.