Effect of Spray Particle Velocity on Cavitation Erosion Resistance Characteristics of HVOF and HVAF Processed 86WC-10Co4Cr Hydro Turbine Coatings

Abstract

The hydro plants utilizing silt-laden water for power generation suffer from severe metal wastage due to particle-induced erosion and cavitation. High-velocity oxy-fuel process (HVOF)-based coatings is widely applied to improve the erosion life. The process parameters such as particle velocity, size, powder feed rate, temperature, affect their mechanical properties. The high-velocity air fuel (HVAF) technology, with higher particle velocities and lower spray temperatures, gives dense and substantially nonoxidized coating. In the present study, the cavitation resistance of 86WC-10Co4Cr-type HVOF coating processed at 680 m/s spray particle velocity was compared with HVAF coatings made at 895, 960, and 1010 m/s. The properties such as porosity, hardness, indentation toughness, and cavitation resistance were investigated. The surface damage morphology has been analyzed in SEM. The cohesion between different layers has been examined qualitatively through scratch depth measurements across the cross section. The HVAF coatings have shown a lower porosity, higher hardness, and superior cavitation resistance. Delamination, extensive cracking of the matrix interface, and detachment of the WC grains were observed in HVOF coating. The rate of metal loss is low in HVAF coatings implying that process parameters play a vital role in achieving improved cavitation resistance.

CAVITATION EROSION-CORROSION RESISTANCE OF WC–CoCr AND WC–NiCr HVAF COATINGS

“…А напыление с более низкой температурой пламени и более высокой скоростью частиц порошка позволяет HVAF стать альтернативой методу HVOF [15]. Высокая скорость напыляемых частиц (≈1000 м/с) для HVAF позволяет получить плотные покрытия с низкой пористостью [16,17]. Существует ряд материалов покрытий, которые могут быть успешно нанесены методом HVAF термического напыления и быть использованы для различного применения.…”

“…Наиболее часто используемые композиции имеют следующие обозначения: WC-12Co, WC-17Co, WC-10Co4Cr, WC-6Co8Cr, WC-20CrC7Ni и Cr 3 C 2 -20-25NiCr. Нанесение этих покрытий производится в различных целях, например с целью повышения износостойкости, эрозионной, коррозионной и кавитационной стойкости [12,17,22,23].…”

“…Этот состав, в котором добавка хрома улучшает коррозионную и эрозионную стойкость, наиболее часто используется для термического напыления. Кроме того, эти покрытия применяются для повышения износо-и кавитационной стойкости в ряде инженерных задач [12,17,22,24]. Что касается второго покрытия, то здесь использовалась композиция WC-20Ni7Cr.…”

A Feed-Forward Backpropagation Neural Network Method for Remaining Useful Life Prediction of Francis Turbines

“…Also, some studies have been made on High-Velocity Oxy-Fuel process (HVOF)-based coatings given its application to improve the erosion life of the Francis turbines [3], [4]. The properties such as porosity, hardness, indentation toughness, and cavitation resistance are being investigated.…”

Determination of selected properties and fracture toughness of HVOF coatings

“…Unlike chromium plating the size of coated part is not limited. In comparison with other processes of spraying, high velocity fl ame allows creating smooth surface and high stiffness coatings [4,8,9,11].…”