Surface and wear analyses of cermet and ceramic coatings

This thesis presents the results obtained through characterization techniques and wear tests for diverse kinds of cermet and ceramic coatings applied by APS and HVOF techniques. The Al2O3-13TiO2 and WC-12Co can be applied by high temperature spraying process allowing them to be deposited onto metallic surfaces with less tribological properties. The application of those coatings onto metallic surfaces of finished parts, increases their performance in industrial applications; reducing maintenance cost, and increasing its operating time. The actual methods to characterize these coatings are usually destructive methods. But with non-destructive tests like XRD and XRF it is possible to obtain important information and establish a standard quality. The most important characteristics of ceramic and cermet coatings are the crystal phase distribution, the amorphous bending phase and in the WC-12Co the decarburization. Depending on the application processes, the original powder particles are altered, changing their particle size, creating new phases and producing residual stress and deformation of crystal structures by the loss or substitution of atoms in the original crystal structures. Analyzing the diffraction patterns it is possible to observe which changes occur after spraying processes and evaluate the effect of those processes on the coating. A mapping via XRD allows to observe how homogeneous is the coating applied and if specific uneven zones exist that will present lower wear characteristics.

Questo lavoro di tesi mostra il risultati ottenuti mediante tecniche di carcaterisazione e prove di usura per diversi tipi di material tipo ceramico e cermet applicati mediante tecniche di spruzzatura tipo APS e HVOF. Il Al2O3-13TiO2 e WC-12Co possono essere applicati mediante tecniche di spruzzatura ad alta temperatura permettendo di essere depositate sopra superfici metalliche, dove le sue proprietà tribologica sonno minori. La applicazione di questi ricoprimenti sopra superficie metallica di pezzi già finite, aumenta la sua prestazione nel ambito industriale, riducendo I costi di manutenzione e anche un aumento nella durata della sua vita utile. Gli attuali metodi di caratterizzazione su questi rivestimenti sono di solito prove distruttivi. Ma ci sono delle prove non distruttive fatte con XRD e XRF, è anche possibile ottenere informazioni importanti e stabilire uno standard di qualità. Le caratteristiche più importanti dei rivestimenti tipo ceramico e cermet sono la distribuzione di fase cristallina, la fase di incollaggio amorfo e nel WC e 12CO la decarburazione. A seconda del processi di applicazione, le particelle di polvere originali sono alterati, cambiando le dimensioni delle particelle, creando nuove fasi e producendo tensioni residue e deformazione delle strutture cristalline dovuto alla perdita o sostituzione di atomi nelle strutture cristalline originale. Analizzando il pattern di diffrazione è possibile osservare quali cambiamenti avvengono dopo i processi di spruzzatura e valutare l'effetto di tali processi sul rivestimento. Una mappatura tramite XRD permette di osservare come omogeneo è il rivestimento applicato e se esistono specifiche zone irregolari che presentano caratteristiche di usura inferiore.