Rietveld analysis for studying the decarburisation in HVOF WC–CO coatings

Abstract

Quantitative X-Ray analysis was used to quantify the phase content generated by the High Velocity Oxygen Fuel (HVOF) process following the decarburisation of WC-Co coatings. Rietveld analysis was used to quantify the different phases present. Particular attention has been made to identifying the sequence of formation of the different species, namely: during flight of the powders towards the substrate and/or during the solidification and cooling step on the substrate. The results show that decarburisation is influenced by the thermal history of the particles in flight. In particular, more W 2 C and W are generated with increasing spray distance indicating an increase WC decarburisation. During the coating building-up, new nanosized compounds (W 3 Co 3 C and W 6 Co 6 C) were generated. These compounds, at the reverse of W 2 C and W phases, decrease with the stand-off distance. Correlations are established between the mechanical properties (microhardness and crack propagation resistance) and the content of the phases determined from the Rietveld analysis.

Effect of heat treatment on the wet abrasion resistance of WC-10Co4Cr coatings deposited onto stainless steel by HVOF

“…La velocidad del robot relativa al sustrato (Vr), la tasa de alimentación (PFR) y el número de pases fueron fijados realizando pruebas previas tratando de seguir las recomendaciones de OERLIKON METCO para que el espesor por pase fuera inferior a 12 µm y obtener recubrimientos con un espesor de más de 250 µm para poder realizar una correcta caracterización microestructural para realizar esto el tamaño del spot de proyección fue medido previamente en una placa aplicando 1, 2 , 5 pases dando como resultado un spot de 9mm y luego se configuro el programa del robot para que este no se traslapara más de 9mm y finalmente se verifico el espesor por pase de 12 um. Además los recubrimientos con una tasa de proyección más baja presentan una microestructura más densa con menos porosidad y agrietamiento según los estudios de Bouaricha et al [56].…”

“…En el proceso de iteración se pueden modificar los parámetros principales y el orden de iteración para obtener un mejor ajuste. Estos parámetros incluyen todas las propiedades generales de la muestra como: Estructura cristalina, parámetros de la microestructura, tamaño de grano y tamaños de los átomos de cada fase [56].…”

“…• Se identificó la presencia de la fase secundaria W haciendo coincidencia con los picos presentes en los ángulos 2ϴ (40.266, 58.254, 73.190). Esta fase es resultado de una descomposición térmica de la fase secundaria W2C, luego de la cual el Tungsteno se distribuye en los granos de W2C restantes y en los límites de splat, mientras que el Carbono reacciona con el Oxígeno formando CO2 ó CO como lo explican Punset [16], Katranidis et al [22], Bouaricha et al [56] y H. Wang et al [70]. Esta fase estuvo presente en todas las condiciones variando su intensidad dependiendo de la energía térmica absorbida por las partículas en el proceso.…”

“…• En cada una de las condiciones de proyección se presentó la formación de una zona de ensanchamiento en el intervalo de (37<2ϴ<45) de los difractogramas. Algunos autores han mostrado que este ensanchamiento corresponde a la fase nanocristalina de CoxWyCz [56], [66]. La formación de esta fase seria resultado de elevadas temperaturas en la proyección y elevadas velocidades de enfriamiento de las partículas fundidas o semifundidas en el momento del impacto con el sustrato [2], [16], [22].…”

Advances in Thermally Sprayed WC-Based Wear-Resistant Coatings: Co-free Binders, Processing Routes and Tribological Behavior

“…By subsequent cooling down of the liquid binder, it becomes supersaturated, leading to the formation of W 2 C and W phases, depending upon the extent of carbon loss(Ref 148,151). By further cooling down below the eutectic temperature, due to a reduction in solubility, precipitation of g-carbide phases of Co-W-C (M 6 C: e.g., Co 3 W 3 C or M 12 C: e.g., Co 6 W 6 C), in the form of solid solution, may occur (Ref 148,150). WO, WO 2 , WO 3 , W 2 O 6 and W 3 O 9 are other possible gaseous products as a result of reaction with oxygen (Ref 153).…”