A Comparison of Tribological Performances of Al2O3 and Al2O3 + 40 WT. % Tio2 Coatings Manufactured by Atmospheric Plasma Spraying

In this paper, the results of tribological, microscopic and mechanical research of Al2O3 and Al2O3 + 40 wt.% TiO2 coatings manufactured by atmospheric plasma spraying (APS) were presented. The feedstock materials were Al2O3 (Metco 6103, Oerlikon Metco) and Al2O3 + 40 wt.% TiO2 (Metco 131VF, Oerlikon Metco) powders with the average grain size of 30 μm. The stainless steel (X5CrNi18-10) coupons had a diameter equal to 25 mm and 2 mm of thickness. The morphology and microstructure of obtained coatings were tested by scanning electron microscope (SEM). Then adhesion tests and tribological examinations by ball-on-disc (BoD) mode in technical dry friction conditions were carried out. During BoD testing, the load of 5 N was used. It was concluded that the Al2O3 coating was characterized by higher wear resistance and microhardness, but, at the same time, it was of lower fracture toughness than the Al2O3 + 40 wt.% TiO2 coating.

W artykule przedstawiono wyniki badań tribologicznych, mikroskopowych oraz mechanicznych powłok Al2O3 oraz Al2O3 + 40% wag. TiO2, natryskanych metodą atmosferycznego natryskiwania cieplnego (APS). Materiałem na powłoki były proszki Al2O3 (Metco 6103, Oerlikon Metco) oraz Al2O3 + 40% wag. TiO2 (Metco 131VF, Oerlikon Metco) o średniej wielkości cząstek wynoszącej 30 μm. Jako podłoże zostały użyte krążki ze stali austenitycznej X5CrNi18-10 o średnicy 25 mm i grubości 2 mm. Morfologię i mikrostrukturę uzyskanych powłok oceniono przy pomocy skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Po określeniu przyczepności powłok wykonano badania tribologiczne w styku kula–tarcza w warunkach tarcia technicznie suchego. Zastosowano obciążenie 5 N. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, że powłoki na bazie Al2O3 wykazują większą odporność na zużycie ścierne oraz wyższą mikrotwardość, ale jednocześnie mniejszą odporność na kruche pękanie (KIC) w porównaniu z powłokami na bazie Al2O3 + 40% wag. TiO2.