Study of the effects of the laser remelting process on the microstructure and properties of the WC–10Co–4Cr coating sprayed by HVOF

Abstract

The laser remelting technique is considered a promising and effective method for improving the surface of thermally sprayed coatings, eliminating microstructural defects such as pores and cracks, increasing the life of parts and equipment by increasing microhardness and increasing anchoring force between coating and substrate. In the present work, tungsten carbide alloy (WC-12Co-4Cr) coatings were deposited on properly prepared SAE 1016 substrates using the high velocity oxy-fuel technique. An ytterbium fiber laser was used to remelt the surface of the coating by accurately varying the scanning speed and laser beam power to achieve a pore and crack-free coating and better metallurgical anchorage to the substrate through the optimization of the studied parameters. The samples were characterized by scanning electron microscopy and microhardness. The results show that it is possible to obtain higher hardness coatings after the laser remelting process, free of pores or pronounced imperfections and metallurgically bonded to the substrate. We also found a processing range for the ytterbium laser remelting of the WC-12Co-4Cr coating aiming at high productivity and microstructural optimization of the coating for different thicknesses.

Aplicación de láser a recubrimientos de proyección térmica base níquel, sobre acero al carbono

“…La apariencia superficial también permite realizar una primera interpretación de que el recubrimiento fue refundido y resolidificado. a altas velocidades, típicas de un calentamiento y enfriamiento proporcionado por una radiación láser, que puede alcanzar velocidades elevadas, especialmente de enfriamiento, del orden de 10 3 -10 5 °K/s (Das et al, 2018) y ello ha permitido generar una un enlace de tipo metalúrgico entre sustrato y recubrimiento, lo que conlleva una mayor adherencia y una microestructura mas homogénea, así como la disminución marcada de la porosidad, lo que coincide, adicionalmente, con resultados reportados previamente (González et al, 2007, Panziera et al, 2020.…”

“…Los resultados reportados en otros trabajos son diversos al respecto y están en función, entre otros factores, de la composición del recubrimiento utilizado, el espesor de los propios revestimientos, la profundidad que pueda alcanzar la radiación láser, la potencia empleada, y la velocidad de barrido usada. (Gonzalez et al, 2007, Panziera et al, 2020, Das et al, 2018. En tal sentido, en este trabajo, bajo las condiciones experimentales seleccionadas y los espesores logrados, se considera que la penetración del haz láser fue limitada y, en razón de ello, no se produjeron modificaciones de relevancia en las fases originales de los recubrimientos y por ende, variaciones importantes en la microdureza.…”

“…Entre esas opciones, el uso de la radiación láser, posterior a la obtención de los recubrimientos mediante proyección térmica por flama, se ha reportado como una posibilidad muy atractiva para conseguir mejoras importantes en las propiedades de los recubrimientos. En trabajos como los reportados por (Fenineche, 2008;Glanc et al, 2018, González et al 2007, Karimi et al, 2016, Panziera et al,, 2020, Vuoristo et al, 2006,, se han empleado diferentes tecnologías de proyección térmica, tales como flama, plasma, alta velocidad, seguidas del uso de radiación láser e incluso también se ha utilizado como apoyo energético en los procesos conocidos como de Proyección en Frío (Cold Spray, por su denominación en inglés), (Olakanmi et al,, 2014).…”

Effect of High-Energy Shot Peening on Properties of High-Velocity Oxygen-Fuel Spraying

“…Therefore, it is necessary to adjust the microstructure or properties of the coating using high-quality and efficient post-treatment technology. Annealing [18,19] and laser remelting [20][21][22] are mostly used in coating post-treatment, which improves the bonding strength, microhardness and wear resistance of the coating to a certain extent. It is challenging to completely remove the residual tensile stress on the coating surface with heat treatment [23], and this is not conducive to the long-term service of the coating.…”