Effect of spraying parameters on the microstructure of a nickel aluminide coating applied by Atmospheric Plasma Spray on a nickel-base alloy substrate
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Resumen
El presente trabajo evaluó la fabricación de recubrimientos Ni5wt%Al por proyección térmica mediante un diseño de experimentos en el cual se varió la composición de gases y la distancia de aspersión. Se midio el espesor, la rugosidad, la porosidad y las fases presentes. Para garantizar la repetibilidad del experimento se realizaron tres réplicas para las condiciones formuladas. Los recubrimientos fueron depositados mediante la técnica APS haciendo uso de una pistola SimplexPro sobre muestras de Inconel 625. El análisis de la microestructura de los recubrimientos fue llevado a cabo mediante técnicas de microscopía y Difracción de Rayos X, con las cuales se observó la aparición óxidos en los recubrimientos. La cantidad de defectos de la sección transversal de los recubrimientos fue evaluada mediante un tratamiento digital de imágenes. Se observó que la mejor condición presentó un porcentaje de porosidad de 2,2 ± 0,4% y fracción de óxidos de 5,2 ± 0,9%. Los resultados obtenidos mostraron diferencias en las respuestas de espesor, porosidad y rugosidad, se evaluó la resistencia adhesivo-cohesiva mediante la norma ASTMC-633, obteniéndose un valor de 62,82 ± 5 MPa. Además, se evaluó la resistencia a la fatiga térmica observándose un aumento de la oxidación el recubrimiento. Finalmente se evaluó la microdureza de la condición seleccionada mediante la norma ASTME-384 y se obtuvo un valor de 221 ± 18 Hv0.05 antes de los ensayos de fatiga térmica y posteriormente se observó un aumento a 271 Hv0.05 debido a la oxidación. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
The present study evaluated the fabrication of Ni5wt%Al coatings using a design of experiments changing the gas composition and spraying distance. The resulting coatings were assessed in terms of thickness, roughness, porosity, and phase composition to obtain relevant information. To ensure experimental repeatability, three replicates were performed for each formulated condition. The coatings were deposited using the Atmospheric Plasma Spray technique with a SimplexPro torch on Inconel 625 substrates. The microstructural analysis of the coatings was carried out using microscopy techniques and X-ray diffraction (XRD), which revealed the formation of oxides within the coatings. The amount of defects in the cross-sections was quantified through digital image processing. The optimal condition exhibited a porosity level of 2.2 ± 0.4% and oxide content of 5.2 ± 0.9%. Given the differences observed in thickness, porosity, and roughness among the experimental conditions, the adhesive-cohesive strength of the best-performing coating was evaluated according to ASTM C633. The coating showed an adhesive-cohesive strength of 62.82 ± 5 MPa. In addition, thermal fatigue resistance was evaluated, revealing an increase in coating oxidation. Finally, the microhardness of the selected condition was evaluated according to ASTM E384, yielding a value of 221 ± 18 Hv0.05 before thermal fatigue testing. After testing, the microhardness increased to 271 Hv0.05 due to oxidation.
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