Miskolc · FZ Fusion zone Újraolvadt réteg HAZ Heat affected zone Hőhatásövezete HT High temperature Magas hőmérséklet HVOF FS High velocity oxy-fuel nagysebességű oxigén

MISKOLCI EGYETEM

GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR

TERMIKUS SZÓRÁSSAL KÉSZÜLT NICRBSI RÉTEGEK MINŐSÉGÉNEK

JAVÍTÁSA LÉZERSUGARAS ÚJRAOLVASZTÁSSAL

PHD ÉRTEKEZÉS

Készítette:

Molnár András

okleveles kohómérnök,

okleveles hegesztő szakmérnök, EWE/IWE

SÁLYI ISTVÁN GÉPÉSZETI TUDOMÁNYOK DOKTORI ISKOLA

GÉPÉSZETI ANYAGTUDOMÁNY, GYÁRTÁSI RENDSZEREK ÉS FOLYAMATOK

GÉPÉSZETI ANYAGTUDOMÁNY ÉS MECHANIKAI TECHNOLÓGIA

TÉMACSOPORT

Doktori Iskola vezető:

Dr. Tisza Miklós

a műszaki tudomány doktora, egyetemi tanár

Témacsoport vezető:

Dr. Tisza Miklós

a műszaki tudomány doktora, egyetemi tanár

Tudományos vezetők:

Dr. Balogh András

PhD, egyetemi docens

Dr. Buza Gábor

PhD, egyetemi tanár

Miskolc

2018

TARTALOMJEGYZÉK

I

TARTALOMJEGYZÉK

TARTALOMJEGYZÉK ............................................................................................................. I

I. TÉMAVEZETŐI NYILATKOZAT ...................................................................................... III

II. TÉMAVEZETŐI NYILATKOZAT ...................................................................................... V

JELÖLÉSEK ÉS RÖVIDÍTÉSEK JEGYZÉKE ..................................................................... VII

1. BEVEZETÉS, CÉLKITŰZÉSEK MEGFOGALMAZÁSA ................................................... 1

1.1. Előzmények .......................................................................................................................... 1

1.2. A rétegfelviteli módszerek fejlődése, különös tekintettel a NiCrBSi ötvözetekre ............... 1

1.3. A termikus szórás és a lézersugaras technológiák fejlesztése .............................................. 3

1.4. A kutatómunka célkitűzései ................................................................................................. 5

2. NiCrBSi ÖTVÖZETEK ÉS FELVITELÜK TERMIKUS SZÓRÁSSAL .............................. 7

2.1. NiCrBSi ötvözetek összetétele és tulajdonságai ................................................................... 7

2.2. NiCrBSi porformájú ötvözetek fejlesztése, előállítása és választéka ................................... 9

2.3. NiCrBSi bevonatok létrehozása felrakóhegesztéssel ......................................................... 11

2.4. NiCrBSi bevonatok létrehozása termikus szórással ........................................................... 13

2.5. Termikus szórással és azt követő újraolvasztással készített bevonatok ............................. 15

2.6. NiCrBSi anyagú bevonatok létrehozása nagysebességű LMD eljárással .......................... 17

2.7. A NiCrBSi bevonatok felviteli eljárásváltozatainak összehasonlítása ............................... 22

3. A TERMIKUSAN SZÓRT NICRBSI BEVONATOK MINŐSÉGÉNEK JAVÍTÁSA ....... 25

3.1. NiCrBSi bevonatok jellemzői ............................................................................................. 25

3.2. A minőségjavítás célja ........................................................................................................ 27

3.3. A kereskedelemben kapható porokban előforduló hibák ................................................... 27

3.4. Termikus szórással készült NiCrBSi bevonatok hibajelenségei......................................... 29

3.5. A termikus szórással készült NiCrBSi bevonatok minőségének javítási lehetőségei ........ 30

3.6. A termikusan szórt NiCrBSi bevonatok újraolvasztása ..................................................... 31

3.7. Az újraolvasztott bevonatban előforduló hibák .................................................................. 40

3.8. A felvitt NiCrBSi réteg minőségének javítása az újraolvasztási művelet közbeni

rezgetéssel .............................................................................................................................. 41

3.9. Az újraolvasztott és megszilárdult bevonat minőségének további javítási lehetőségei ..... 43

3.10. A szakirodalmi feldolgozásból levonható alapvető következtetések ............................... 47

4. A KUTATÁSOK SORÁN ALKALMAZOTT ANYAGVIZSGÁLATI MÓDSZEREK .... 49

4.1. A termikus szóráshoz előkészített felület érdesség vizsgálata ........................................... 49

4.2. A felhasznált por elemzése, szemcseméret eloszlás vizsgálat ............................................ 50

4.3. A termikus szórással készült és újraolvasztott NiCrBSi bevonatok metallográfiai

vizsgálata ............................................................................................................................... 51

4.4. Mikrokeménység vizsgálat, Mikro-Vickers eljárás ............................................................ 58

5. A NICRBSI ÖTVÖZETEKBŐL TERMIKUS SZÓRÁSSAL KÉSZÜLT BEVONATOK

MINŐSÉGÉNEK JAVÍTÁSA .................................................................................................. 60

TARTALOMJEGYZÉK

II

5.1. A vizsgálatok tervezése ...................................................................................................... 60

5.2. A NiCrBSi porok vizsgálata ............................................................................................... 62

5.3. A bevonatokban előforduló hibák elemzése ....................................................................... 64

5.4. Lánggal szórt és lánggal újraolvasztott bevonatok vizsgálata ............................................ 66

5.5. Kis sebességű (LV) és nagysebességű (HVOF) szórással felvitt és CO2 lézersugárral

újraolvasztott NiCrBSi bevonatok vizsgálata ........................................................................ 69

5.5 2. A szórt réteg újraolvasztása CO2 lézersugaras hőforrással ...................................... 71

5.6. Nagysebességű szórással felvitt és kevert lézerrel újraolvasztott NiCrBSi bevonatok

vizsgálata ............................................................................................................................... 76

5.6.8. Képelemzés .............................................................................................................. 88

5.7. A nagysebességű szórással felvitt NiCrBSi rétegek CO2 lézersugaras és kevert

lézersugaras újraolvasztásának összehasonlítása................................................................. 103

5.8. Az elvégzett vizsgálatok eredményeinek összefoglalása és értékelése ............................ 105

6. AZ ÚJRAOLVASZTÁSI TECHNOLÓGIA TOVÁBBFEJLESZTÉSI LEHETŐSÉGEI . 109

6.1. A réteg alapanyaggal való felhígulásának csökkentése a módosított technológia

alkalmazásával ..................................................................................................................... 109

6.2. A technológia további javítási lehetőségei ....................................................................... 110

6.2.1. A bevonat minőségének javítása mechanikai rezgetéssel ..................................... 111

6.2.2. A bevonat minőségének javítása nitridálással ....................................................... 111

6.2.3. A bevonat minőségének további javítási lehetősége ............................................. 113

7. TÉZISEK, ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK............................................................. 114

8. EREDMÉNYEK ÖSSZEFOGLALÁSA ............................................................................. 115

9. IPARI HASZNOSÍTÁSI LEHETŐSÉGEK ........................................................................ 118

SUMMARY ............................................................................................................................ 120

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS ................................................................................................. 121

IRODALOMJEGYZÉK .......................................................................................................... 123

A DISSZERTÁCIÓHOZ KAPCSOLÓDÓ JELENTŐSEBB PUBLIKÁCIÓK .................... 133

AZ ÉRTEKEZÉS MELLÉKLETEI ........................................................................................ 140

I. TÉMAVEZETŐI NYILATKOZAT

III


A kohómérnöki diplomával rendelkező jelölt 1974-ben fejezte be a hegesztőszakmérnöki

tanulmányait, ahol az anyagtudományi képzettségét hasznosítva érdeklődése a sokféle

metallográfiai kihívást kínáló felrakóhegesztés felé fordult. A munkahelyén elkezdett és a

Nehézipari Műszaki Egyetem szellemi-technikai segítségét is igénybe vevő kutatómunkája

eredményeiről több munkát publikált. Ez a tevékenysége 2009-től kezdődően folyamatossá

vált és ettől kezdve minden évben legalább öt cikke vagy konferencia-előadása jelent meg

nyomtatásban vagy elektronikus felületen. Korábbi munkásságának ismeretében és erős

szakmai elkötelezettségét, ipari tapasztalatait és a termikus szórások kutatására-fejlesztésére

vonatkozó elkötelezettségét értékelve kezdeményeztem és a tudományos vezetői feladatok

elvállalásával támogattam a Sályi István Doktori Iskolába való felvételét.

A jelölt a termikus szórás és felrakóhegesztés elméleti és alkalmazási kérdéseivel az 1970-

es évek közepe óta foglalkozik. Ezeken a szakterületeken országosan és a szomszédos

országokban is jelentős ismertséggel rendelkezik és munkájával elismertséget szerzett.

Önzetlenül segíti a gyakorlati szakembereket és a Mechanikai Technológiai Tanszék (mai

nevén Anyagtudományi és Anyagszerkezeti Intézet) hegesztő szakirányos hallgatói és EWE,

IWE szakos szakmérnök hallgatói előadások, személyes konzultációk, TDK, diplomaterv és

szakdolgozati konzulensi tevékenysége révén hasznos útmutatást kapnak tőle. A hazai iparban

dolgozó mérnökök gyakran keresik fel felmerülő, akut problémáikkal, amelyek megoldásában

jelentős és önzetlen segítséget nyújt számukra.

Publikációs tevékenysége elsősorban felületi rétegkialakítási technológiák (ezen belül

termikus szórás és felrakóhegesztés) gyakorlati kivitelezésére és azok vizsgálatára terjed ki.

2009 óta aktívan foglalkozik a lézersugaras rétegfelvitellel és rétegkezeléssel. Szakmai

publikációs tevékenységét a doktori képzés ideje alatt kiemelkedően aktívan folytatta,

különféle tudományos fórumokon a kutatási témájához kapcsolódóan rendszeresen tartott

magyar és angol nyelvű előadásokat. Részemről is erőteljesen támogatott módon rendszeres

résztvevője és előadója volt az Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság (EMT)

Gépészeti Szakosztálya által minden évben megszervezett OGÉT, emellett kiemelten a

Debreceni Egyetemen évi rendszerességgel megrendezett ISCAME nemzetközi

konferenciáknak és a publikációs listában felsorolt további rangos tudományos fórumoknak.


IV

Különösen értékesnek tartom a jelölt azon törekvését, hogy a termikusan szórt rétegek

minőségének javítását a réteg valamilyen hőforrással (láng, villamos ív vagy lézersugár) való

újraolvasztásával igyekszik elérni. A választott kutatási téma időszerűsége és fontossága miatt

a hazai hegesztő szakemberek elsőszámú szakfolyóiratában, a Hegesztéstechnika című

folyóiratban is elkezdett publikálni. Ebben a folyóiratban megjelenő cikkeket tartalmilag (és

nem mellesleg a magyar nyelvű szakkifejezések helyes használatának vonatkozásában) a

Szerkesztőbizottság szakértő tagjai kontrollálják. Ugyancsak értékes a GÉP című folyóiratban

megjelentetett, neves szakemberek által lektorált cikke is.

Az angol nyelvű tanulmányai közül különösen kiemelkedőnek tartom az ITSC 2011 -

International Thermal Spray Conference Hamburgban megtartott konferencia kiadványában

már megjelent cikkeket. Publikációs munkásságának azon része, amely a termikusan szórt

réteg minőségi – elsősorban kötési – tulajdonságainak javításával foglakozik, a választott

tudományos téma szempontjából kiemelkedő fontosságú.

Jelölt igen aktív és magas színvonalú, magyar és angol nyelven kifejtett publikációs

tevékenysége, tudományos eredményeinek hazai és nemzetközi fórumokon való bemutatása és

megvitatása garancia arra, hogy értekezését az eljárás indításától számított két éven belül

sikeresen megvédje, ezért az eljárás indítását feltétlenül támogatom.

Miskolc, 2016. november 19..

Dr Balogh András

Egyetemi docens, témavezető

https://www.google.hu/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=9&ved=0CF0QFjAI&url=http%3A%2F%2Fwww.artecimpianti.it%2Fnews%2F2011%2Fitsc_international_thermal_spray_conference_2011.aspx&ei=fwUIVdzLJ9HhapXLgrAJ&usg=AFQjCNHycb8XQ4k0e-vg7LtaROy7AbU3AA&sig2=crn5HQbCRIzXD0RYaRAOmg


II. TÉMAVEZETŐI NYILATKOZAT

V


A jelölt 1970-ben kohómérnöki, majd 1974-ben hegesztőszakmérnöki oklevelet szerzett.

1974 júniusától a hegesztési szakterületen dolgozott, ezen belül a kohászati termelőeszközök

és alkatrészek felrakó- és javítóhegesztésében szerzett jelentős tapasztalatot. Ezen a szakterü-

leten jól hasznosította az anyagtudományban szerzett ismereteit és azt tovább mélyítette a he-

gesztőanyagok területén. Egyetemi doktori értekezésének készítésekor megfelelő szakismeret-

re tett szert a metallográfiai vizsgálatok területén is. A hegesztőszakmérnöki oklevél megszer-

zése után 1974-ben – az akkor még újnak számító – termikus szórási technológiák területén

szerzett bővebb ismereteket. A munkahelyén elkezdett és a Nehézipari Műszaki Egyetem szel-

lemi-technikai segítségét is igénybe vevő kutatómunkája eredményeiről több munkát publi-

kált. Ez a tevékenysége 2009-től kezdődően folyamatossá vált és ettől kezdve minden évben

legalább öt cikke vagy konferencia-előadása jelent meg nyomtatásban vagy elektronikus felü-

leten. Korábbi munkásságának ismeretében és erős szakmai elkötelezettségét, ipari tapasztala-

tait és a termikus szórások kutatására-fejlesztésére vonatkozó elkötelezettségét értékelve kez-

deményeztem és a tudományos vezetői feladatok elvállalásával támogattam a Sályi István

Doktori Iskolába való felvételét.

A jelölt a termikus szórás és felrakóhegesztés elméleti és alkalmazási kérdéseivel az 1970-

es évek közepe óta foglalkozik. Ezeken a szakterületeken országosan és a szomszédos orszá-

gokban is jelentős ismertséggel rendelkezik és publikációival elismertséget szerzett. Önzetle-

nül segíti a gyakorlati szakembereket és a Mechanikai Technológiai Tanszék (mai nevén

Anyagtudományi és Anyagszerkezeti Intézet) hegesztő szakirányos hallgatói és EWE, IWE

szakos szakmérnök hallgatói előadások, személyes konzultációk, TDK, diplomaterv és szak-

dolgozati konzulensi tevékenysége révén hasznos útmutatást kapnak tőle. A hazai iparban dol-

gozó mérnökök gyakran keresik fel felmerülő, akut problémáikkal, amelyek megoldásában

önzetlen segítséget nyújt számukra.

Publikációs tevékenysége elsősorban felületi rétegkialakítási technológiák (ezen belül ter-

mikus szórás és felrakóhegesztés) gyakorlati kivitelezésére és azok vizsgálatára terjed ki. 2009

óta aktívan foglalkozik a lézersugaras rétegfelvitellel és rétegkezeléssel. Szakmai publikációs

tevékenységét a doktori képzés ideje alatt kiemelkedően aktívan folytatta, különféle tudomá-

nyos fórumokon a kutatási témájához kapcsolódóan rendszeresen tartott magyar és angol


VI

nyelvű előadásokat. Részemről is erőteljesen támogatott módon rendszeres résztvevője és elő-

adója volt az Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság (EMT)

Gépészeti Szakosztálya által minden évben megszervezett OGÉT, emellett kiemelten a Debre-

ceni Egyetemen évi rendszerességgel megrendezett ISCAME nemzetközi konferenciáknak és

a publikációs listában felsorolt további rangos tudományos fórumoknak.

Különösen értékesnek tartom a jelölt azon törekvését, hogy a termikusan szórt rétegek mi-

nőségének javítását a réteg valamilyen hőforrással (láng, villamos ív vagy lézersugár) való

újraolvasztásával igyekszik elérni. A választott kutatási téma időszerűsége és fontossága miatt

a hazai hegesztő szakemberek elsőszámú szakfolyóiratában, a Hegesztéstechnika című folyó-

iratban is elkezdett publikálni.

Ebben a folyóiratban megjelenő cikkeket tartalmilag (és nem mellesleg a magyar nyelvű

szakkifejezések helyes használatának vonatkozásában) a Szerkesztőbizottság szakértő tagjai

kontrollálják. Ugyancsak értékes a GÉP című folyóiratban megjelentetett, neves szakemberek

által lektorált cikke is.

Az angol nyelvű tanulmányai közül különösen kiemelkedőnek tartom az ITSC 2011 - In-

ternational Thermal Spray Conference Hamburgban megtartott konferencia kiadványában már

megjelent cikkeket. Publikációs munkásságának azon része, amely a termikusan szórt réteg

minőségi – elsősorban kötési – tulajdonságainak javításával foglakozik, a választott tudomá-

nyos téma szempontjából kiemelkedő fontosságú.

Jelölt igen aktív és magas színvonalú, magyar és angol nyelven kifejtett publikációs tevé-

kenysége, tudományos eredményeinek hazai és nemzetközi fórumokon való bemutatása és

megvitatása garancia arra, hogy értekezését az eljárás indításától számított két éven belül sike-

resen megvédje, ezért az eljárás indítását feltétlenül támogatom.

Miskolc, 2016. november 30.

Dr. Buza Gábor

Egyetemi tanár, témavezető



JELÖLÉSEK ÉS RÖVIDÍTÉSEK JEGYZÉKE

VII


APS Atmospheric plasma spraying Plazmaszórás

BM Base material Alaptest (anyag)

FS Flame spraying Lánggal végzett termikus szórás

FZ Fusion zone Újraolvadt réteg

HAZ Heat affected zone Hőhatásövezete

HT High temperature Magas hőmérséklet

HVOF FS High velocity oxy-fuel nagysebességű oxigén – acetilén szórás

PTA Plasma transferred arc Átvitt ívű plazmaív hegesztés

SEM-EDS Scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy

Pásztázó elektronmikroszkóp energia diszperzív szonda

XRD X-ray Diffraction Röntgendiffrakció

LW Laser welding Lézersugaras hegesztés

H Keménység

LVFS Low Velocity Flame Spraying Alacsony (kis) sebességű termikus

szórás)

HVOF FS High Velocity Flame Spraying Nagysebességű termiikus szórás

LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

BPP Beam Parameter Product Sugárparaméter

M2 Sugárminőség faktor mmxmrad

do A sugár átmérője mm

CO2, lézer Széndioxid lézer

YAG lézer YAG lézer

EXCIMER lézer EXCIMER lézer

CALPHAD Computer Coupling of Phase Diagrams and Thermochemistry

DSC Differential Scanning Calorimetry

Wall Colmonoy Co Wall Colmonoy Corporation

HPDL High Power Diode Laser Nagy energiájú diódalézer

HPDDL High Power Direct Diode Laser Nagy energiájú direkt (közvetlen)

diódalézer

LMD Laser Mixed Diode Kevert dióda lézer

HPMDL High Power Mixed Direct Diode Laser Nagyenergiájú kevert dióda

lézer

EF Fényáteresztő él

λ1-n Különböző hullámhosszúságú fénysugarak

ML Mixed laser kevert lézer

CVD Chemical Vapor Deposition

PVD Physical Vapor Deposition

T Hőmérséklet


VIII

HÖGENAS Högenas porgyártó cég

SWI Semlegesgáz-védelmű, volfrámelektródos ívhegesztés (SWI)

52 Laser welding Laser beam welding

521 Solid state laser welding Szilárd állapot lézerhegesztés

522 Diode laser welding, Semy conductor laser welding

P Sugárteljesítmény W

v A lézerfej haladási sebessége mm/min

D A lézersugárnyaláb átmérője a réteg felületen mm

TAFA JP 5000 A TAFA cég által gyártott termikus szóró pisztoly típus

Al2O3 Korund a szemcseszórással végzett érdesítéshez

Fanuc 710iC A Fanuc cég által gyártott hattengelyes robot típus

RW12497 NiCrBSi portípus, a Castolin Eutectic cég gyártja

MOGUL N 60 por A MOGUL cég által gyártott 60 HRC keménységbesorolású

NiCrBSi por

NV Nincs vibáció – nincs rezgetés

1. BEVEZETÉS, CÉLKITŰZÉSEK MEGFOGALMAZÁSA

1

1. BEVEZETÉS, CÉLKITŰZÉSEK MEGFOGALMAZÁSA

1.1. Előzmények

A felületmódosító technológiák bevezetése időszerű feladat az iparban és más termelő

területeken. Korszerű kutatásokat csak akkor lehet végezni, ha ahhoz a megfelelő

infrastruktúra áll rendelkezésre. A lézeres felületkezelés – ezen belül a termikus szórással

készült rétegek – minőségének újraolvasztással történő javítása képezte az elmúlt években a

tudományos kutatómunkámat. Ez az előzménye az értekezésben bemutatásra kerülő kutatási

eredményeknek és az ezt megelőzően elvégzett kísérletsorozatok valamint mérések szolgáltak

alapul a technológia további finomításához.

A Miskolci Egyetem Mechanika Technológiai Tanszékével, Fémtani Tanszékével, az MTA

Miskolci Anyagtudományi Intézetével és a Bay Zoltán Alkalmazott Kutatási Közalapítvánnyal,

a Debreceni Egyetem Műszaki Karának Gépészmérnöki Tanszékével és nem utolsó sorban a

BuBenLaser: a Budai Benefit Kft. lézertechnológiai üzemével való együttműködési kapcsolat

tette lehetővé, hogy e területen kutatásokat végezzek. A hazai legkorszerűbb műszaki

berendezések megléte lehetővé tette, hogy nemcsak elméleti, hanem a gyakorlat számára is

fontos kutatásokat végezzek ezen a fontos szakmai területen. Ugyanakkor ezek az elméleti és

gyakorlati kutatási eredmények előrevetítik a termikus szórással készült rétegek lézersugaras

újraolvasztásának hasznosságát és alkalmazásának jobb megalapozását.

1.2. A rétegfelviteli módszerek fejlődése, különös tekintettel a NiCrBSi

ötvözetekre

A termikus szórással felvitt és lézersugárral megolvasztott rétegek alkalmazása a kopásnak

ellenálló bevonatok kialakításában egyre nagyobb teret hódít. A Ni-alapú bevonatokat főleg

növelt hőmérsékleten ható korróziónak és koptató hatásnak kitett felületi rétegek

kialakításánál használják.

A Ni-alapú ötvözetek B és Si tartalma megkönnyíti a szórási és olvasztási folyamatot. A Si

és B jelenléte növeli a Ni-alapú ötvözet hígfolyósságát és olvadási, illetve kristályosodási

hőmérsékletét. A sokféle hatásáról közismert B jelenléte kb. 3,6 tömegszázalékig elősegíti a

kemény fázisok kialakulását [1].


2

A szórt réteg hígfolyósságának növelése érdekében alkalmazott Si ötvözés nem hozta az

elméletileg várható eredményt. A Cr-nak fontos szerepe van a NiCrBSi ötvözetek

alkalmazásánál, mivel növeli a felvitt szórt és megolvasztott réteg keménységét és javítja

annak mechanikai tulajdonságait, továbbá jelentősen növeli a kopásállóságot.

Egyes vizsgálatok bizonyítékot szolgáltattak arra, hogy a rugalmassági modulus (E) is

gyakorolhat erős befolyást a bevonat koptató hatásnak való ellenállására. Bevonatok

készítéséhez különböző NiCrBSi ötvözeteket fejlesztettek ki, elsődlegesen azért, hogy a

felszórt réteg mechanikai tulajdonságait javítsák, és annak érdekében, hogy a bevonat koptató

hatással szembeni viselkedését kellő pontossággal előre meg tudják határozni.

Jól ismert, hogy a keménység (H) és a rugalmassági modulus (E) hányadosa jól

alkalmazható az anyagok rugalmas deformáció képességének jellemzésére [2]. A lánggal

végzett kis- és nagysebességű termikus szórást (LV FS és HVOF FS) széles körben

alkalmazzák koptató hatásnak ellenálló bevonatok készítéséhez. Ezekre a bevonatokra a nagy

porozitás (10...30 %) és az alapfémhez való kötődés (tapadó szilárdság) gyenge minősége a

jellemző [3].

A termikus szórás technológiája az 1910-es években került megalapozásra az M. U. Schoop

szabadalmai alapján, amely az évtizedek során jelentős fejlődésen ment keresztül [4].

1. 1. ábra. A termikus szórás fejlődése [4]

A termikus szórás fejlődését C. C. Berndt foglalta össze az USA szempontjait figyelembe

véve, amely elsősorban a különféle bevonatok és a szórókészülékek fejlesztésére alapozott

(1. 1. ábra). A bevonat porozitásának csökkentése valamint a réteg és az alapfém közötti kötés

minőségének javítása a szórt réteg utólagos lézersugaras megolvasztásával jól irányíthatóan

megoldható.


3

Az utólagos lézersugaras megolvasztással kombinált bevonattal ellátott alkatrészek és

termékek jellemzője a korrózióval és a koptató hatással szembeni ellenállás növekedése és

ennek következtében a szembetűnő élettartam növekedés.

A bevonatban lévő folytonossági hiányok (porozitás, nem megolvadt részecskék,

nemfémes-zárványok) miatt a szórt réteg nem tökéletes. A hibátlan, tömör réteg kialakítása

érdekében alkalmazott lézersugaras megolvasztás elősegíti a porozitás csaknem teljes

elkerülését, így a bevonat teljesen tömör lesz. A réteg szerkezetének finomodása miatt a

bevonat mechanikai tulajdonságai jobbak lesznek és a kopásállósága is jelentős mértékben

javul. A lézersugaras újraolvasztáskor a koncentrált hőbevitel és az alaptest által elvont

hőmennyiség a gyorsan megszilárduló fémbevonatban repedéseket okozhat, amely a próbatest,

vagy a munkadarab előmelegítésével és szabályozott visszahűtésével elkerülhető.

A termikus szórással felvitt réteg minősége egyértelműen javítható a lézersugaras

újraolvasztással. A megfelelő lézersugaras hőforrás megválasztása nagyon fontos a réteg

újraolvasztása szempontjából. A rendelkezésre álló lézerek sugárnyalábja 1–3 mm átmérőjű,

ezért az újraolvasztott réteg szélessége egy lépésben nem fogja meghaladni az 5 mm értéket.

Célszerű lenne olyan lézersugaras hőforrás alkalmazása, amelynél a sugárnyaláb szélesebb sáv

újraolvasztását teszi lehetővé (pl. diódalézeres sugárforrás).

1.3. A termikus szórás és a lézersugaras technológiák fejlesztése

Mintegy 50 évvel ezelőtt a lézer felfedezése új távlatokat nyitott számos tudományágban.

Az első évtizedben elsősorban laboratóriumi körülmények között kezdődött meg a lehetséges

alkalmazások feltérképezése. A második évtized már hozott jó néhány vitathatatlan eredményt

a méréstechnikától egészen a távérzékelésig, amíg a harmadik évtizedben a lézer az ipari

eszközök rangjára emelkedett. Azóta az alkalmazása egyértelműen nagy perspektívát jelent. A

kiépült és a fejlesztés alatt álló technológiai háttér révén a tömeggyártásban való alkalmazás is

gazdaságossá válik.

A lézer szó az angol LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation –

fényerősítés kényszerített fénykibocsátás útján) betűszóból származik. A szó egy eszközcsalád

működési elvét jelenti, de használják magára a berendezésre is megnevezésképpen. Sokfajta

lézer létezik. Ezek a fizikai méret, a teljesítmény, a sugárzás hullámhossza, az előállítási

költségek tekintetétében lényegesen különböznek egymástól [6].


4

1.2. ábra. A lézer felhasználási területei a sugárparaméter és a teljesítmény függvényében

különböző alkalmazási területekhez [5]

1.3. ábra. A sugárminőség faktor és a sugárparaméter összefüggése [7]

Az egyik nagyon gyakran alkalmazott, sugárminőséget jellemző számot, a sugárparaméter-

szorzatot (általánossá vált jelölése: BPP = Beam Parameter Product) a divergenciából és a

sugárderék átmérőjéből számolják:

BPP = d0 x Ɵ/4 1. 1

A lézeres megmunkáló rendszerek megjelenésükkel az iparban teljesen új alkalmazási teret

nyitottak. Jelenleg a lézertechnika alkalmazása a gazdasági és privát élet valamennyi területét

lefedi. A távközlésben lézervezérelt üvegszálas technológiát alkalmaznak az adatok

leolvasásánál, a lapolvasók (szkennerek) felépítésénél, a CD-lejátszóknál, a távvezérléseknél,


5

stb. Mindezen alkalmazásoknál alacsony teljesítményt igényel az anyagmegmunkáláshoz

használt lézerekkel szemben [8].

Az 1. és 2. ábra a lézeralkalmazásokat vázolja, különböző területeken (méréstechnika,

gyártástechnológia, közlekedés, képzés és szórakozás, kereskedelem és ipar, gyógyászat,

kommunikáció, valamint energetika és környezetvédelem) való felhasználásuk szerint.

Ugyanakkor az ábrán fel vannak tüntetve a különböző alkalmazásoknál használt lézertípusok

is (CO2, YAG, EXCIMER, Ar-ion, HeNe, Dióda). A piros körök a kereskedelmi forgalomban

kapható dióda lézereket jelzik. A zöld kör a 200 W teljesítményű szilárdtest lézert jelzi. A

lézerek fejlődését a [9] tanulmány szerzői részletesen usmertetik. E szerint a dióda lézereket az

1990-es évek végén fejlesztették ki és ezért a fejlesztésért Z. Alferov és H. Kroemer fizikai

Nobel-díjat nyert a 2000. évben.

1.4. A kutatómunka célkitűzései

A termikusan szórt NiCrBSi ötvözetből készült rétegek felszórás utáni (adhéziós kötés)

újraolvasztásának célja a réteg kötésének kohéziós-, metallurgiai jellegűvé alakítása és a

bevonat tömörségének növelése – vagyis a porózus, termikus szórásra jellemző szerkezet –,

minél tömörebbé formálása. A réteg újraolvasztásának egy nagyon fontos követelménye, hogy

az így módosított bevonat alapanyaggal való felkeveredése, felhígulása a lehető legkisebb

legyen [7]. A réteg újraolvasztásánál fontos szerepe van az alkalmazott hőforrásnak és ezzel

együtt a hőbevitelnek, amelyet a megfelelő technológiai értékek megfelelő beállításával lehet

elérni. Az újraolvasztás egyik nem elhanyagolható célja a termikus szórásból eredő

szövetszerkezet megváltoztatása, továbbá az abban lévő hibák maradéktalan eltávolítása.

Ezeknek a feladatoknak a megoldásához kiválóan alkalmas a lézersugaras hőforrás [8, 9].

A kutató munkám kezdetén olyan célt tűztem ki, hogy a termikus szórással felvitt NiCrBSi

réteg újraolvasztása során annak minősége a lehető legnagyobb mértékben javuljon. A

megfelelő technológiai jellemzők (pl. előmelegítési hőmérséklet, a hőforrás helyes

megválasztása, stb.) beállítása mellett a próbatestben, vagy akár a kész munkadarabban a

hőhatásövezet a lehető legkisebb legyen [8].

Ebből adódóan a kutatómunka elején célként fogalmaztam meg az újraolvasztási kísérletek

során - különös tekintettel az újraolvasztott réteg alapanyaggal való felhígulásának alacsony

értéken való tartása mellett - és a hozzájuk kapcsolódó anyagvizsgálatok elvégzésével a

felhasznált NiCrBSi ötvözetek részletes leírását és elemzését, nem érthető mondat

A megfelelő minőségű NiCrBSi por hozaganyagok kiválasztása során különös tekintettel

voltam arra, hogy a későbbi alkalmazások során a lehető legszélesebb gyakorlati alkalmazási

területet tudjam lefedni és azok vizsgálatokkal való megalapozása minél hitelesebb legyen.


6

A réteg újraolvasztása jelentős mennyiségű hőbevitel mellett történik, amely megnöveli a

darabban maradó mechanikai feszültséget, és amely rontja annak kifáradási jellemzőit. Célul

tűztem ki két olyan technológia vizsgálatát, melyek alkalmazása során a hőbevitel jelentős (a

réteg újraolvasztása lánggal), és vizsgáltam azt, amikor ez minimális értéken tartható

(lézersugaras újraolvasztás). A gyakorlati alkalmazások során mindkét újraolvasztási

technológia fontos szerepet kap, ezért nem lehet eltekinteni bármelyik figyelmen kívül

hagyásától.

Az újraolvasztott réteg mátrixféme a nikkel, amelyben különböző keményfázisok (Cr23C6,

CB, stb.) alakulnak ki, és amelyeknek az elhelyezkedése a lehűlés után teljesen kaotikus. A

réteg- újraolvasztás lehűlés közbeni rezgetésével ezek elhelyezkedése várhatóan rendezettebbé

tehető, amely hatással lesz a koptató hatással szembeni ellenállásra.

A bevonat kialakításához felhasznált por alakú anyag mennyiségének csökkentése szükséges

azért, hogy a kész méretre való megmunkáláskor minimális anyag menjen veszendőbe.

A rétegben jelentős számú és mennyiségű hiba képződhet a nem megfelelő újraolvasztás

során. Ezek a hibák akkor kerülnek a felszínre, amikor az alkatrész, vagy szerszám készre

munkálásra kerül. Ez pl. az üvegipari szerszámok esetét említve nem engedhető meg. A

vizsgálataim további célja, hogy az újraolvasztott bevonatban lévő hibákat csökkenteni, illetve

minimalizálni tudjuk.

A vizsgálatok további célja olyan kiváló minőségű NiCrBSi bevonatok létrehozása

termikus szórással és azt követő újraolvasztással, amelyet az ipar, a gyártó, vagy a felhasználó

rövid időn belül hasznosítani tud.

2. NICRBSI ÖTVÖZETEK ÉS FELVITELÜK TERMIKUS SZÓRÁSSAL

7


2.1. NiCrBSi ötvözetek összetétele és tulajdonságai

A Ni-alapú ötvözetek termikus szóráshoz, plazma- és lézersugaras felületmódosító

eljárásokhoz széles körben használatosak. Ezeket az ötvözeteket – különösen a NiCrBSi

ötvözeteket – számos olyan helyen alkalmazzák, ahol a kopás vagy korrózió elleni védelem

nagyon fontos szempont. A likvidusz és a szolidusz hőmérsékletek ismerete nagyon fontos a

fázisegyensúlyok és az ötvözetek összetételének megtervezésében.

2.1. ábra. A Si-B rendszer [10]


8

2.2. ábra. A Ni – B – Si rendszer kísérleti értékek alapján számított különböző metszete [11]

10 % B tartalomnál

2.3. ábra. A Ni-B-Si rendszer számított izotermikus metszete 850 oC-on [9]

A fázisdiagramokat CALPHAD termodinamikai szoftver felhasználásával és a ThermoPlus

DSC8270 készülékkel határozták meg.


9

2.4. ábra. A Ni-Cr-Si ternér ötvözet fázisdiagramjának metszete 850 oC hőmérsékleten [10]

A fázisdiagramok nagyon jó tájékoztatást adnak arról, hogy az egyes por és az abból

létrejövő bevonat összetételeknél milyen keményfázisokra lehet számítani [9]. A

fázisdiagramok használata különösen fontos lehet abban az esetbe, ha tájékozódni kell arról,

hogy várhatóan milyen kemény fázisok alakulhatnak ki az egyes porösszetételeknél. A

NiCrBSi ötvözetrendszer meglehetősen bonyolult – így csak arra van lehetőség jelenleg, hogy

a két, vagy 3 alkotós rendszereket vegyük figyelembe.

2.2. NiCrBSi porformájú ötvözetek fejlesztése, előállítása és választéka

A NiBSi ötvözetek gyártása a porkohászati porok előállításához kapcsolódik. A porokat a

fejlesztés kezdetén (1938) porlasztással állították elő és mindössze 4 változatának a gyártása

indult meg a Wall Colmonoy cégnél. A szóbanforgó ötvözetet indukciós kemencében

megolvasztották és vízsugárral porlasztották, majd szárították és szemcsenagyság szerint egy

szitarendszerrel osztályozták. A fejlesztés a NiCrBSi porok területén a minél jobb minőségű

porok előállítása és a választék szélesítése irányul. Számos cég a fejlesztéseket a különböző

igénybevételekhez igazítja. Az ötvözetek összetételének és tulajdonságaiknak is a feldolgozott

állapotban (felületi réteget képezve) meg kell felelni az adott igénybevételnek (pl. kopás,

korrózió emelt hőmérsékleten).


10

2.5. ábra. A termikus szóráshoz használt porok gyártási elve [11]

Ma a porok előállítása vákuumindukciós kemencében történik és a folyékony ötvözet

porlasztását minden esetben valamilyen gázzal végzik. A porlasztáshoz levegő, nitrogén, vagy

nemes gáz (legtöbb esetben argon) használható. A legjobb minőségű porokat Ar porlasztógáz

felhasználásával érik el. A porok minőségét minden esetben az határozza meg, hogy az egyes

szemcsék mennyire közelítik meg a gömb alakot, illetve mennyire egybefüggő tömör a

szerkezetük, továbbá a méreteloszlás megfelel-e a kívánt szóróberendezés vagy szórókészülék

követelményeinek. A forgalomba hozott porok nem tartalmazhatnak törött és belül üreges

szemcséket, mert ez megnehezíti a felhasználást (pl. a nem egyenletes porszállítás miatt a

réteg egyenetlen és szennyezett lesz). Minden ilyen hiba főleg a felhasználónál jelentkezik és

sok esetben már akkor derül ki, amikor a munkadarab megmunkálásra kerül.

A 2.5. ábrán egy, a porok előállítására szolgáló korszerű berendezés vázlatos felépítése

látható. Az ábra nem tartalmazza az osztályozó berendezést és a további egységeket

2.1. táblázat A Deutsche Edelstahlwerke cég porválasztéka [12]

Minőség Ötvözet-

típus

Összetétel t. %

C Si Cr Mo Co W Fe B Egyéb

elem

N

i

Niborit 20-P 0,05 3,0 2,5 2,0 A

Niborit 4-P Alloy 40 0,3 3,5 8,0 3,0 1,6 A

Niborit 45-P Alloy 45 0,4 3,5 9,0 3,0 2,0 A

Niborit 5-P Alloy 50 0,5 3,8 11,0 4,0 2,5 A

SZW 5029 Alloy 56 0,6 4,0 12,5 4,0 2,8 A

Niborit 6-P Alloy 60 0,8 4,3 16,0 4,5 3,5 A

Niborit 7-P Alloy M

16C 0,50 3,7

17,0 4,5 2,0 3,7

5

Cu 2 A


11

Niborit

Al 0,8-P

0,3 3,1

4,2 1,0 0,8 Al 1,2 A

Niborit

Al 1-P

0,2 2,7

6,5 2,0 1,1 P 1,2 A

Niborit

234-P

Alloy 234 0,2 2,8

4,3 3,0 0,2 1,1 P 1,8 A

Niborit

237-P

Alloy 237 0,2 2,8

4,4 3,7 0,3 1,3 P 1,8 A

SZW 5050 Ni 105 ˂0,06 10,0 19,0 A

SZW 5052 Ni 102 ˂0,06 4,5 7,5 3,0 A

HTL-6P Ni 106 ˂0,06 P 11 A

HTL 7-P Ni 107 ˂0,06 14,0 P 10 A

Nibasit

Al 5-P

NiAl-95-5 ˂0,03

Al 5,0 A

Nibasit

C-276-P

Alloy C-

276 ˂0,02

16,0 15,

5

0,7 3,5 6,0 V 0,2 A

Nibasit

625-P

Alloy IN

625 ˂0,05

22,0 9,0 4,0 Nb 3,6 A

Nibasit

T7-P

Alloy T700 ˂0,08

15,5 32,

0

1,0 A

Nibasit

NiCr70

Nb-P

Nicro 82

˂0,03

20,0 ˂1,5 Mn

3,0

Nb 2,5

A

Nibasit

60-P

Alloy Ni 60 0,55

3,2 17,5 17,0 A

.A 2.1. táblázatban, az Európában egyik legszélesebb választékot kínáló Ni-alapú porokat

foglaltam össze.

Számos porminőséget különleges igénybevételekhez gyártanak a megrendelők kérésére.

Üvegipari szerszámok gyártásához az Alloy 40 ötvözetminőséghez tartozó porok

felhasználását részesítik előnyben a felhasználók. A kísérleti munkám során olyan por

felhasználására törekedtem, amely a járműipari motoralkatrészek javításakor és gyártásakor

jöhet szóba, ezért minden esetben a 60 HRC keménységet adó porok felhasználását

részesítettem előnyben a munkám során. A termikus szórással felvitt réteg újraolvasztás utáni

keménységét (60 HRC) minden esetben azokkal a porokkal lehet elérni, amelyek

krómtartalma 15–17 t. % között van. A táblázat szerint ez a Niborit 6 P-nek és a Niborit 7-nek

vagy ennek megfelelő összetételű porokkal érhetők el.

2.3. NiCrBSi bevonatok létrehozása felrakóhegesztéssel

2.3.1. Felrakóhegesztés lánggal

A termikus szórás számos változatát fejlesztették ki. Ezeket párhuzamosan, valamelyik

termikus szóróeljárás módosításával, vagy az ahhoz használatos szóróanyag felhasználásával

alkották meg. Ezekben az eljárásokban az a közös vonás, hogy poranyag felhasználása mellett,

valamelyik energiafajta (általában láng, villamos áram) segítségével alakul ki a réteg. Ezek


12

közül a NiCrBSi poralakú ötvözetek felviteléhez legyakrabban alkalmazott lánggal végzett

szóróhegesztés érdemli a legnagyobb figyelmet. A szóróhegesztés kifejlesztése a Wall

Colmonoy Co. nevéhez kötődik. Ugyanakkor a lánggal végzett szóróhegesztés első

szabadalma B. Ronay-tól származik [13], aki 1942-ben Ni-alapú ötvözetporral készített

rétegeket. Az eljárás elterjedését nagymértékben megkönnyítette a lánghegesztő pisztolyhoz

szerkesztett poradagoló szerkezet és a Colmonoy típusú NiCrBSi önfolyó keményötvözetek

kifejlesztése [14].

2.3.2. Plazmaíves felrakóhegesztés por hozaganyaggal

A plazmaíves felrakóhegesztés elviekben egy ömlesztő hegesztő eljárás [15]. A

plazmaégőbe a szállítógázzal automatikusan bevitt port a munkadarab felületére olvasztva egy

tömör, hegesztett réteg alakul ki. Az ívet az áramló plazmagáz (pl. Ar) és egy különleges

kialakítású rézből készült fúvóka szűkíti össze, ahonnan a plazmasugár megközelítőleg

párhuzamos sugárnyaláb formájában lép ki. Az ívben a hőmérséklet 20000–30000 K között

lehet. A belső poradagolás miatt a por viszonylag hosszú ideig áramlik a sugárnyalábban,

garantálva ezzel a nagyobb méretű részecskék megolvadását is. A munkadarabba átvitt hő jól

szabályozható, ezért az alapanyaggal való felkeveredés minimális.

2. 3. 3. Lézersugaras rétegkialakítási módszer (laser cladding)

A módszert E. J. Whitney és munkatársai fejlesztették ki (General Electric Co.) és az

eljárás 1991-ben kapott szabadalmi engedélyt [16]. A lézersugár útjába egy – a plazmaégőknél

alkalmazott –, vízhűtéses fúvókarendszert beépítve a párhuzamos sugárnyaláb további

szűkítése érhető el.


13

2.6. ábra. Lézersugaras rétegkialakító eljárás (laser cladding) [17]

A felszórásra kerülő port szállítógázzal, a lézersugár fókuszpontjába szögben vezetik be,

ahol az megolvad és a munkadarab felületére sodródik, ahol tömör, jól tapadó réteget képez

(2.6. ábra). A 2.6. ábra bal oldalán egy mezőgazdaságban használatos kapa – a talaj koptató

hatásának kitett – felületének NiCrBSi réteggel való élettartam növelése látható. Az eljárás

rendkívüli előnye, hogy a plazmaszórásnál szokásos sugár kevésbé szennyezett és kiváló

minőségű rétegek alakíthatók ki az előkészített felületű munkadarabon.

2.4. NiCrBSi bevonatok létrehozása termikus szórással

A termikus szórás (thermal spray) elnevezés egy anyagfelviteli módszercsaládot jelöl,

amelynek tagjaira az jellemző, hogy az anyagok (fémek, kerámiák, fém-kerámia kompozitok,

polimerek) porszemcséit az olvadáspont közelébe, vagy efölé hevítik, valamilyen módon

felgyorsítják, és a megolvadt cseppeket vagy a majdnem megolvadt szemcséket a bevonandó

felületre irányítják.


14

2.7. ábra. A termikus szórással készülő réteg kialakulása [18].

Ütközéskor ezek foltokban elterülnek, átlapolódnak, és bevonatot alkotnak. A termikus

szórás történhet láng, ív, plazma vagy lézersugár hőforrás alkalmazásával.

2.4.1. Termikus szórás lánggal

A lángszórás fémes és nemfémes anyagok felületi réteggel történő bevonására használható.

A szórásra használt pálcát, huzalt vagy port az acetilén-oxigén láng megolvasztja, majd sűrített

levegő vagy más gáz kinetikus energiája az előkészített munkadarab felületére repíti. A

felszórt réteg sokféle lehet, pl. cink, alumínium, réz és egyéb fémek ötvözete (pl. króm-nikkel

acél) [18, 19, 20].

Az acetilén-oxigén láng nagy hőmérséklete lehetővé teszi azt is, hogy a nagy olvadáspontú

anyagok (mint pl. a molibdén) is szórhatók legyenek. A lánggal szórt rétegek az ipar

valamennyi területén jól beváltak, pl. kopásvédő vagy korrózióvédő rétegekként gépelemek

javításához (részletesebben lásd az M3-as mellékletben).

2.4.2 Nagysebességű szórások

A nagysebességű termikus szórási eljárások első lépéseit az 1950-es években a Union

Carbide Co.-nál tették meg. A nagysebességű (High Velocity Oxy-fuel) eljárás

bevezethetőségére (bizonyíthatóan először) 1958-ban kaptak szabadalmi engedélyt, így

lehetővé vált a magas olvadáspontú nemfémes anyagok (pl. oxidok) felszórása oly módon,

hogy a bevonat rendkívül tömör volt (a porozitás 1% alatt maradt) [21].

A kiinduló anyag a készülék kialakításától függően por, vagy huzal volt. Főleg Co-alapú

ötvözetek felszórásával alakítottak ki egyenletes tömör rétegeket. Az alkalmazott por

szemcséinek mérete átlagosan 300 μm volt. Az ütközés pillanatában a szórt részecskék

sebessége elérte a 610 m/s-ot, mely jóval a hangsebesség fölött volt. Ennél az eljárásnál a


15

tüzelőanyagot az ún. égőkamrában nagy nyomás alatt oxigénnel elégetik, ahol nagysebességű

kiömlő gázsugár jön létre (részletesebben lásd az M4-es mellékletben).

2.4.3. Plazmasugaras szórás

A plazmasugaras szórópisztoly elve a Gerdien típusú plazmagenerátoron alapszik [20]. A

plazmasugaras szórópisztoly kifejlesztését számos kutató segítette elő [22, 23 24, 25]. A

plazmasugár használatával végzett szórási folyamatot és a hozzá tartozó berendezést 1962-ben

szabadalmaztatták [26, 27,28, 29] (részletesebben lásd az M5-ös mellékletben).

2.4.4. Lézersugaras szórás

Az előzőekben tárgyalt összes eljárásnál a villamos és kémiai energiát használták a felszórt

részecskék felhevítésére és felgyorsítására. A lézersugaras szórás új koncepciója a nagy

energiájú lézerforrásból származó optikai energiát alkalmazza, azért, hogy a felszórandó

részecskéket megolvassza [30]. A 10 kW-os CO2 lézersugár a szórásra szánt felülettel

párhuzamosan 2-3 mm átmérőre fókuszolható [31]. A 0,3 m méretű részecskéket a

különleges tervezésű poradagolóból adagolják be és injektálják a lézersugárba. Ezt az eljárást

alkalmazták pl. a magas olvadáspontú szupervezetők felrakásához [32, 33]. Az eljárást

F.Uchiyama és munkatársai fejlesztették ki (részletesebben lásd az M6-os mellékletben).

2.5. Termikus szórással és azt követő újraolvasztással készített bevonatok

A lánggal végzett eljárásoknál megkülönböztethetők kis- és nagysebességű változatok. A

termikus szórást kis sebességűnek (LV) kell tekinteni, ha szórófejből kilépő sugár sebessége

nem haladja meg a kb. 340 m/s értéket, vagyis a hangsebességet. Az olyan termikus szórási

eljárásokat, ahol a kilépő gázsugár sebessége meghaladja a hangsebességet nagysebességű

(HVOF) eljárásoknak nevezzük. A hagyományos nagysebességű eljárásoknál a kiáramló

gázsugár sebessége 450 m/s felett van [34]. Mind a kis sebességű, mind a nagysebességű

eljárásváltozatot széles körben alkalmazzák kopásálló bevonatok készítéséhez [35, 36, 37, 38,

39]. A kis sebességű eljárással felvitt bevonatokra a nagy porozitás (10–30 %) és az

alaptesthez való kötés (tapadó szilárdság) gyenge minősége a jellemző. A bevonat

porozitásának csökkentése, valamint a réteg és az alapfém közötti kötés minőségének javítása

érdekében a termikus szórással készült bevonatot a rendelkezésre álló hőforrással (láng, AI

égő, kemence lézersugár) újraolvasztják. Az utólagos olvasztással kombinált bevonattal

ellátott alkatrészek és termékek jellemzője a korrózióval és a koptató hatással szembeni

ellenállás növekedése és ennek következtében a szembetűnő élettartam növekedés [40, 41].


16

2.8. ábra. Egylépéses módszer (Laser cladding)

2.9. ábra. Kétlépéses módszer (Laser remelting)

A két módszer közötti jellemző különbség az, hogy az egylépéses eljárás során egy por

hozaganyaggal és lézersugárral végzett felrakóhegesztést végzünk (2.8. ábra). A második

esetben egy termikus szórással (pl. nagysebességű vagy plazmaszórással felvitt réteget újra

olvasztunk (2.7. ábra). Mindkét módszernek megvan a maga előnye. A lézersugaras

felrakóhegesztéskor jelentős felhígulás következhet be, amíg a második esetben a felhígulás

mértéke kézben tartható és sokkal egyenletesebb kohéziós kötésű bevonat hozható létre.

A [42] szerint a plazmaszórással készült NiCrBSi anyagú bevonatokat nagy energiájú dióda

lézeres (HPDDL) hőforrás alkalmazásával olvasztották meg. Ez az utókezelés a réteg

tulajdonságainak jelentős javulását eredményezte. Korábban a plazmaszórással készült

NiCrBSi bevonatokat CO2 lézerrel olvasztottak meg. A kerámia anyagú, ún. „hő-gát”


17

bevonatok kezelésénél alkalmazott lézersugaras megolvasztás egyenletesebb mikroszerkezetet

és nagyobb tapadó szilárdságot eredményezett, emellett a bevonat porozitása is jelentős

mértékben csökkent [43].

A bevonat hibái (porozitás, nem megolvadt részecskék, oxidzárványok) miatt a szórt réteg

nem tökéletes. A hibátlan, tömör réteg kialakítása érdekében alkalmazott lézersugaras

megolvasztás elősegíti a porozitás teljes elkerülését, így a bevonat csaknem hibátlanul tömör

lesz. A réteg szerkezetének finomodása miatt a bevonat mechanikai tulajdonságai jobbak

lesznek és a kopásállósága is jelentős mértékben javul [44, 45]. A koncentrált hőbevitellel

operáló lézersugaras utókezelés a megszilárduló fémbevonatban repedéseket okozhat, mely a

próbatest vagy a munkadarab előmelegítésével és szabályozott visszahűtésével elkerülhető

[46].

2.6. NiCrBSi anyagú bevonatok létrehozása nagysebességű LMD eljárással

AZ LMD eljárás (Laser Mixed Diode) angol kifejezés kezdőbetűit jelenti, amely magyar

fordításban „kevert lézerdióda” megjelőlést jelent, és amely utal arra, hogy maga a

lézersugaras hőforrás több lézerdióda egység különböző hullámhosszúságú diódaegység

energiáját hasznosítja. A rövidített LMD megjelölést a drezdai Fraunhoffer Intézet és a

Laserline cég munkatársai használták először, utalva az általuk kifejlesztett berendezésre [47].

.

2.10. ábra. Kevert lézersugár előállítása n-számú, különböző hullámhosszúságú diódaköteg

kapcsolásával [48]


18

Az eljárás hőforrása több különböző hullámhosszúságú sugárzási tartományban koherens

fényt kibocsátó diódaköteg fényenergiájának összegyűjtésével nyert sugár-nyaláb, amelyet

különböző szűrőkön és prizmákon átvezetve egy optikai kábelen keresztül juttatunk el a

hevítendő közeghez. Jelen esetben ez maga a por hozaganyag, vagy a felületre termikus

szórással felvitt NiCrBSi réteg. A hatékonyság fokozása érdekében dielektromos élszűrőket

alkalmaznak

A 2.11. ábrán látható a kevert dióda lézer hőforrásoknál alkalmazott különböző

hullámhosszúságú tartományban sugárzó diódakötegek fényenergiájának összegyűjtése és egy

egységes energiasugárrá való alakítása [49]

2.11. ábra. Kevert (mixed) lézersugaras hőforrás [49]

Négy különböző hullámhosszúságú (940, 980, 1030 és 1060 nm) lézersugarat előállító

nyolc db. lézerdióda-egység (stack) által szolgáltatott energia összeadásával szuperponálásával)

létrehozott kevertlézer hőforrás elvi vázlata a 2. 11. ábrán látható. Az egyes diódalézer

egységekben több, (általában 60 – 100 W-os) lézerdiódát építenek egy egységbe – amelyek

összefogva egységek több lézerdiódát [50].


19

2.12. ábra. Jenoptik JOLD-x-QANN-xA 210481224 (12 db 100 W-os lézerdióda

összeépítésével) 1200 W kimenő teljesítményű, 938 nm hullámhosszúságú lézersugarat

előállító vízhűtéses lézerdióda egység [51]

A lézerdióda egységek minden diódája előtt egy optikai lencserendszer (mikrolens) feladata

a kibocsájtott koherens fény fókuszálása. A 2.10. ábrán látható és különböző

hullámhosszúságú (jelen esetben 938 nm) koherens fénysugarat kibocsátó egységek energiáját

egy nagyobb egységgé összefogva állítják elő a szükséges hőforrást. A 2.13. ábrán a fókuszáló

optikával létrehozható különböző hullámhosszúságú lézerdióda kötegek által összefogott

sugárnyaláb egyesítésével létrehozható fókuszfelületek láthatók.

2.13. ábra. Az LMD kevert lézersugaras hőforráshoz tartozó optikával az alapfémen

létrehozható fókuszfelületek [49]


20

A 2.13. ábrán látható fókuszfelületek a fókuszáló optika segítségével beállíthatók és azok

méretei, továbbá a felületre ható sugárteljesítmény viszonylag széles határok között

változtatható. A bal felső ábrán lévő téglalap fókusz szélessége 2-10 mm és hosszúsága 10 -

70 mm között változtatható.

2.14. ábra. A száloptika a fókuszáló egységgel és a sugárcsatlakozóval [52]

Az összekapcsolt lézerdióda egységek által szolgáltatott, különböző hullámhosszúságú

lézersugár-energia egy száloptikán keresztül vezetve kapcsolódik a főkuszáló optikához (a

2.14. ábrán kinagyítva). Az LMD hőforrások alkalmazása a rétegkialakítási technikát

forradalmasíthatja. A lézersugaras felrakó hegesztésnél a hőenergia 80 %-a az alapfém

hevítésére fordítódik és ezzel egy hegesztett felületi réteg jön létre, amely az alapanyaggal

bizonyos mértékben felhígul. Az LMD hőforrás azonban sokkal kisebb intenzitással hevíti a

felületet, mint a hagyományos CO2, vagy Nd:YAG lézersugaras hőforrások (2.2. táblázat).

2.2. táblázat. Különböző bevonat felviteli módszerekkel létrehozott rétegek tulajdonságai

[56]

Jellemzők Termikus szórás Felrakóhegesztés Lézer cladding

Rétegvastagság [mm] 0,05–0,15 1–3 0,15–1,5

Réteg szélesség [mm] nagyon széles 4–6 11–5

Hőhatásövezet [mm] 0,2–0,5 2–4 0,4–2

A réteg minősége porózus pórusmentes pórusmentes

Szövetszerkezet finom durva finom

Kötés az alapanyaghoz adhéziós kohéziós kohéziós

Vetemedés nagyon kicsi magas közepes


21

Az LMD hőforrást alkalmazva, a termikus szórással készült bevonatok létrehozására

szolgáló por hevítésére koncentrálva a hőenergiát egy sokkal tömörebb és megbízhatóbb réteg

létrehozására van lehetőség (2.15. ábra).

2. 15. ábra. Különböző LMD lézersugaras eljárások összehasonlítása [53]

A 2.16. ábrán egy 1 m hosszú és 50 mm átmérőjű hidraulikus dugattyú példáján keresztül

kerül bemutatásra a két eljárás közötti különbség. A hidraulikus dugattyú hagyományos

lézersugaras eljárással való bevonat kialakítás anyagszükséglete 0,843 kg NiCrBSi por és 1,75

óra alatt lehet elkészíteni 270 Euro költséggel. Az ultra-nagysebességű eljárás

anyagszükséglete mindössze 0,373 kg és 0,3 óra alatt elvégezhető, jóval kisebb, 70 Euro-s

költséggel. A 2.16. ábrán látható a két eljárás közötti – elsősorban gazdasági szempontból

nagyon fontos – különbség [54].

2.16. ábra. Hagyományos LMD hőforrással és ultra nagysebességű lézersugaras hőforrással

végzett bevonat készítés összehasonlítása [54]


22

2.7. A NiCrBSi bevonatok felviteli eljárásváltozatainak összehasonlítása

Az LMD hőforrás energianyalábjának intenzitás profilja eltér a hagyományos lézersugaras

hőforrásokétól. Amint az a 2.17. ábrán (bal felső ábrarészlet) látható, a felületre ható

sugárenergia egyenletesen oszlik el a kezelt felületen és a felrakott réteg keveredése minimális

[55].

2.17. ábra. A különböző lézersugár típusok intenzitás profilja [55]

A hagyományos Gauss-eloszlást követő lézersugár olyan rétegfelvitelt tesz lehetővé,

amelynél a varrat közepén az alapfémmel való erős felhígulás tapasztalható. Az egyes

hőforrások intenzitásképét a 2.15. ábra mutatja be azok előnyeivel és hátrányaival. A

lézersugár intenzitás profilja egy felületen oszlik el, vagy Gauss eloszlást mutat, esetleg egy

szórt fókuszban fejti ki a hatását. Az első esetben a kevert lézersugár-hőforrás energiája egy

körfelületre koncentrálódva nagy felületen oszlik el, ezért különösen alkalmas ez a hőforrás a

különböző felületi technológiákhoz (hőkezelés, a felület újra olvasztása, vagy a felszórt

felületi réteg újraolvasztása).

A 2.18. ábra a különböző felületi bevonatok vastagságára világít rá. Az LMD hőforrást

alkalmazó ultra nagysebességű eljárással jelentős rétegvastagság (10–1000 µm) érhető el;

ennek a jövőben komoly alkalmazási fejlődése várható.


23

2.18. ábra. Különböző eljárásokkal létrehozható bevonatok vastagsága [57, 58]

A 2.3. táblázatban a különböző lézerek tulajdonságai kerültek összehasonlításra.

Megállapítható, hogy az LMD lézersugaras hőforrás messzemenőkig jó értékeket mutat, mind

a teljesítmény, mind az élettartam tekintetében. Meg kell említeni ennek a további előnyei

között azt, hogy a hőforrás által szolgáltatott kilépő energia, a fókuszfelület megválasztása

bizonyos határok között változtatható. Hátránya ennek a hőforrásnak a magas beszerzési ár és

a jelentős működési költségek.

2.3. táblázat. Különböző lézerek összehasonlítása [59]

Tulajdonság Lézertípus

CO2 Nd:YAG

lp

Nd:YAG

dp HPDL LMD*

Hullámhossz, µm 10,6 1,06 1,06 0,8...0,94 0,94...0,98,

1,03...1,06

Hatásfok, % 5...10 1...3 10...12 30...50 40...50

Átlagos kimenő

lézerteljesítmény, kW 40 4 4 6 2...10

Átlagos hőáramsűrűség,

W/ mm2

104…10

6 10

3…10

5 10

4 ...10

7 10

2 ...10

3 10

3 …10

5

Használati idő, h 2000 200 10000 10000 10000

Száloptika csatlakozás Nem Igen Igen Igen Igen

Sugárparaméter értéke,

mm x mrad 12 25...45 12 100...1000 100 – 1000

lp -lámpával gerjesztett, dp diódával gerjesztett, LMD* a fellelhető irodalom alapján [59]

kiegészítve


24

A kutató munka során megismerve a különböző hőforrásokkal végzett eljárásokat – alapul

véve a lánggal végzett újraolvasztást –, célszerű a lézersugaras hőforrás használata és

természetesen a felületi technológiákhoz legelőnyösebb tulajdonságokat mutató kevertlézer

sugárforrás alkalmazása.

3. A TERMIKUSAN SZÓRT NICRBSI BEVONATOK MINŐSÉGÉNEK JAVÍTÁSA

25

3. A TERMIKUSAN SZÓRT NICRBSI BEVONATOK MINŐSÉGÉNEK

JAVÍTÁSA

3.1. NiCrBSi bevonatok jellemzői

A NiCrBSi bevonatokat általában termikus szórással (kis sebességű és nagysebességű

lángszórás, plazmaszórás, lézersugaras szórás) viszik fel az előkészített felületre. A NiCrBSi

bevonatok létrehozhatók különféle felrakóhegesztési eljárásokkal (pl. plazmaívhegesztés,

lézersugaras felrakóhegesztés). Ezeket a bevonatfelviteli módszereket a 2. fejezet részletesen

tartalmazza. A bevonatokat elsősorban a mikroszerkezetükkel, kopással és korrózióval

szembeni viselkedésükkel jellemzik. Ritkábban előfordul, hogy a kifáradási tulajdonságaik

jellemzése vagy a hőhatással szemben mutatott ellenállás vizsgálata kerül előtérbe, pl

hőfárasztás vizsgálatok. A szórt réteg alapanyaghoz való kötésének jellemzésére különféle

szabványosított kötésszilárdság vizsgálati módszereket dolgoztak ki.

A termikusan szórt NiCrBSi (az alapfémhez adhéziós kötéssel kapcsolódó) bevonatot szinte

minden esetben a kötés minőségének és a réteg tulajdonságainak javítása érdekében egy

újraolvasztási műveletnek vetik alá. Az így újraolvasztott réteg más tulajdonságokat mutat.

Nagysebességű (HVOF) szórással felvitt és különböző hőforrásokkal újraolvasztott rétegeket

mutat be a 3.1. ábra [60].

3.1. ábra. Nagysebességű (HVOF) szórással felvitt NiCrBSi és különböző hőforrásokkal újraolvsaztott

bevonat fénymikroszkóppal készült felvételei: a) lánggal újraolvasztott, b) ellenálláshevítéssel

újraolvasztott, c) kemencében újraolvasztott, d) lézersugárral újraolvasztott bevonatok [60].


26

A termikusan szórt réteg számos belső hibája újraolvasztással javítható, ugyanakkor az

újraolvasztott réteg minősége erősen függ az alkalmazott hőforrástól. A legjobb eredményt a

lézersugaras újraolvasztással érték el. A [61, 62, 63, 64] források szerint a termikusan szórt

rétegben a maradó feszültségek nyomó jellegűek, amelyek az újraolvasztás során húzó-maradó

feszültségekké alakulnak, amelyek a megszilárdult bevonatban (különösen vastagabb

bevonatok esetében) repedéseket idézhetnek elő. A [65, 66, 67, 68] munkák szerint a

termikusan szórt bevonat újraolvasztása során csökken a réteg keménysége.

A kopással szembeni viselkedést pin-on-disk módszerrel vizsgálták [69, 70, 71] és az

újraolvasztott bevonatok szembetűnően jobb eredményt mutattak a szórt bevonatoktól,

ugyanakkor az egyes újraolvasztási módszerek kevésbé befolyásolták a kopással szembeni

ellenálló képességet [72, 73, 74].

A NiCrBSi ötvözetek kopással és korrózióval szembeni ellenálló képességüket magas

hőmérsékleten is megtartják, ezért számos iparágban való alkalmazásuk elterjedt [75]. A

termikus szórással felvitt bevonatokban átlagosan 10…20 % porozitás van és a kötésük az

alapfémhez adhéziós jellegű. A réteg újraolvasztásával ez a porozitás 0,3…5 %-ra

csökkenthető és kifejezetten kohéziós kötés alakul ki. A bevonat zsugorodása jelentős,

középértékben 20 %-osra tehető. A réteg újraolvasztásakor a bevonat hőmérsékletét a

likvidusz fölé emelve, fényes egybefüggő felület alakul ki. A porötvözetből a bevonatba

átkerülő B-nak és Si-nak dezoxidáló szerepe is van. Az újraolvasztás közben a felületen

boroszilikát salak képződik, amely megakadályozza a bevonatban lévő ötvöző elemek további

oxidációját és elősegíti a porozitás és az oxidok mennyiségének csökkenését [76].

(FeCr)xOx+y + 2B +Si — xFe + xCr + B2Ox SiOy 3. 1.

A B-nak és a Si-nak további szerepe van a diffúziós kohéziós kötés létrejöttében is [14–16]. A

hagyományos (NiCrBSi) ötvözetekkel szórt bevonatok mátrixa Ni-ben gazdag szilárd oldat és

alacsony olvadáspontú Ni-Ni3B eutektikum. A szórt bevonatban nagyon kemény

krómkarbidok (Cr7C3 és Cr3C2) és krómborid (CrB) részecskék is jelen vannak. A (CrFe)23C6

komplex karbid jelenlétéről szintén vannak közlemények [77, 78, 79]

Az újraolvasztott bevonat mátrixa Ni-ben gazdag szilárd oldat és alacsony olvadáspontú

Ni-Ni3B eutektikum. Az újraolvasztott bevonatban szintén jelen vannak a nagyon kemény

krómkarbidok és a krómborid (CrB) részecskék. A Ni nagyon kis mértékben oldja a B-t [19 ].

A bevonatban szintén előfordulnak ún. ƞ karbidok (M6C,) és W2B, Cr5B3, M7C3, M(BC) és

M3C további kemény fázisok [80]. A króm és a szilícium tartalomtól függően bináris

szilicidek (Ni5Si2 és Ni3Si) is keletkeznek az újraolvasztott bevonatban [81]. Ugyancsak

megfigyelhető a stabil Ni–Ni3B helyett, a metastabil Ni–Ni2B eutektikum jelenléte.


27

3.2. A minőségjavítás célja

A NiCrBSi rétegek minőségének javítása minden ezzel a témakörrel foglalkozó kutató célja.

A minőségjavítás során a bevonat valamelyik tulajdonságának vagy egyidejűleg több

jellemzőjének javítása a cél. Ezek a minőségjavítási törekvések a réteg kötésének minőségére,

a szövetszerkezet egyenletességére, a rétegben jelentkező hibák nagyságának és

mennyiségének csökkentésére vonatkoznak. Nagyon sok esetben, a rétegben a maradó

feszültségek csökkentésére tettek kísérletet. A maradó feszültségek erősen rontják a kifáradási

tulajdonságokat. A minőségjavítás célja több esetben a réteg keménységének növelése, de ez

sok esetben jár együtt. [82].

3. 2. ábra. A porozitás csökkenése [82]

A kemencében való különböző idejű és hőmérsékletű hevítés során a bevonat porozitása a

[22] munka szerint csökken, amely a hevítési hőmérséklet függvényében a 3.2. ábrán látható.

3.3. A kereskedelemben kapható porokban előforduló hibák

A NiCrBSi porokat gáz- vagy folyadék-porlasztással állítják elő. Az indukciós kemencében

megolvasztott és átkevert olvadékot valamilyen porlasztóközeg segítségével (pl. víz, levegő,

nitrogén, esetleg argon) porlasztják. Az így előállított port szárítják, majd osztályozzák. A

porlasztóközegtől függően számos olyan hiba fordulhat elő, amelyek a NiCrBSi porok

minőségét rontják. A legjobb minőségű porokat argongázzal való porlasztással nyerik, amint

az a 3.3. ábrán látható. A porhibák közül legveszélyesebbek azok, amelyeknél a szemcsék

belső hibákat tartalmaznak. Nagyon fontos a szemcseeloszlás egyenletessége és nem

engedhető meg a töredezett, alaktalan szemcsék használata [83].

A 3.4. ábrán olyan (a kereskedelemben kapható) NiCrBSi por SEM felvétele látható,

amelyet bevonatok készítéshez ajánlanak, és jelentős károkat okoznak a felhasználásukkal,


28

mivel maga a por szennyezett, töredezett, az egyes szemcsékben belső üregek vannak és a

hibák a kész bevonatban is jelentkeznek. A gyártók a bevonat készítési eljárásokhoz

különböző szemcseméretű porokat ajánlanak. Amennyiben nem a megfelelő szemcse-

eloszlású por kerül alkalmazásra, úgy jelentős mértékben megnő a kárba vesző mennyiség,

nem beszélve a bevonatban jelentkező hibákról [84].

3.3. ábra. A bevonatok készítéséhez felhasználható, hibátlan NiCrBSi por [84]

3.4. ábra. A bevonatok készítéséhez nem ajánlott, hibás NiCrBSi por [84]

A 3.5. ábrán az egyik legnagyobb porgyártó vállalat (HÖGENAS) különböző bevonat-

készítési eljárásokhoz kidolgozott ajánlása látható [85].


29

3.5. ábra. A különböző bevonat készítési módszerekhez ajánlott szemcseeloszlású porok [85]

3.4. Termikus szórással készült NiCrBSi bevonatok hibajelenségei

A termikus szórással készülő bevonatokban számos hibajelenség tapasztalható. A bevonat

kialakulása során a felhevített és részben megolvadt részecskék a láng vagy plazma

(esetenként lézersugár) közvetítésével kerülnek a munkadarab felületére és ott lemezszerűvé

deformálódva folyamatosan egymáshoz tapadva építik fel a réteget. A deformálódott,

összetapadt részecskékből kialakuló réteg (3.6. ábra) számos hibát (pórusok, üregek,

oxidzárványok, meg nem olvadt részecskék) tartalmaz. A réteg kötése az alapfémhez adhéziós

tapadáson alapul, ezért a felületi előkészítésnek és érdesítésnek az eljárás sikeres

alkalmazásában nagy szerepe van. Ezek a 3.6. ábrán látható hibák erősen rontják a réteg

minőségét. Megállapítást nyert, hogy a termikus szórással készülő rétegben az ott keletkező

hibák kialakulásában az alkalmazott szórási eljárásnak is jelentős szerepe van. Megfigyelték,

hogy a réteg porozitása a becsapódó részecskék sebességétől függően változik. Nagyobb

becsapódási sebességeknél (pl. nagysebességű szórás) a bevonat porozitása sokkal kisebb,

mint a kis sebességű eljárások esetében [86].


30

3.6. ábra. A termikusan szórt réteg szerkezete [87]

A szórt bevonatokban előforduló hibák mennyiségét erősen befolyásolhatja a nem

megfelelő előkészítés és a technológiai előírások nem megfelelő betartása [87, 88, 89, 90, 91,

92]. Az előforduló hibák – amelyek lehetnek gázzárványok, meg nem olvadt szilárd

részecskék vagy oxidok –, gyengítik a réteg mechanikai tulajdonságait és ezzel annak

használhatóságát.

3.5. A termikus szórással készült NiCrBSi bevonatok minőségének javítási

lehetőségei

A jó minőségű szórt réteg megvalósítása érdekében a felszórást csak az alaptest (alkatrész,

szerszám) teljes vegyszeres lemosása és az azt követő mechanikus tisztítás és felületi érdesítés

után lehet megkezdeni. Az érdesítés után a felszórást 2–3 órán belül el kell végezni. A szórt

bevonatok minőségének javítása érdekében további műveletek (például újraolvasztás közbeni

rezgetés, vagy az elkészült bevonat utólagos hőkezelése, mechanikus felületjavítása)

iktathatók a műveleti sorba [93]. A réteg minőségjavításának előfeltétele a felhasznált

alapanyag (pl. acél), a termikus szóráshoz felhasznált porminőség (NiCrBSi por)

megfelelősége és a termikus szórásra és újraolvasztásra vonatkozó és korábban kísérletileg

már igazolt technológiai paraméterek szigorú betartása.


31

3.6. A termikusan szórt NiCrBSi bevonatok újraolvasztása

3.6.1. Különböző hőforrásokkal végzett újraolvasztás

A termikus szórással készített NiCrBSi rétegek újraolvasztásával a bevonat számos

jellemzője pozitív irányban változtatható meg. A 3.7. ábrán kerültek összefoglalásra az

újraolvasztáshoz alkalmazható hőforrások és a réteg újraolvasztása szempontjából szóba

jöhető lehetőségek.

3.7. ábra. Termikus szórással készült bevonatok újraolvasztására rendelkezésre álló

hőforrások

A 3.7. ábra szerint négyféle újraolvasztási módszer közül választhatunk. A kemencében és

az ellenállás hevítésnél a réteg a szolidusz és likvidusz közötti hőmérséklettartományban újra

olvad és az olvadékban nem tapasztalható egy erősebb áramlás. A termikusan szórt rétegben

csak a hőmérséklet- és sűrűségkülönbségek következtében fellépő minimális felfelé áramlás

következhet be. Ennek az a következménye, hogy a szórt rétegben lévő zárványok felületre

kerülését csak gyenge erőhatások támogatják. Az indukciós hevítésnél (amennyiben az

alkalmazott induktor frekvenciáját és a további villamos jellemzőket megfelelően állították be),

úgy az olvadékban egy olyan áramlás indul meg, amely elősegíti az olvadékban lévő

szennyeződések és üregek eltávolítását. A lánggal és W ívvel végzett újraolvasztás során

meglehetősen nagy hőbevitel mellett egy gyűrű alakú áramlás (az ún. Marangoni-féle áramlás)

indul meg az olvadékban, amely annak metallurgiai tisztulását eredményezi. A következő

csoportban olyan hőforrásokkal végzett újraolvasztás látható, amelyek fokozottan nagy


32

hőenergia átadást tesznek lehetővé az olvadék egy nagyon kis területén. Az ilyen hőforrások

alkalmazásánál a Marangoni-féle áramlás fokozottan érvényesül.

3.6.2. A NiCrBSi bevonatok újraolvasztása lánggal

A lánggal való újraolvasztás a legrégebbi rétegjavítási technológia. Ez a módszer

viszonylag egyszerű, olcsó és könnyen kivitelezhető. A termikus szórással felvitt réteg

alapanyagban való felhígulása nem jellemző, továbbá az újraolvasztott réteg tiszta és

egyenletes marad. A módszer hátránya viszont az, hogy a jelentős hőbevitel miatt a

munkadarab alapanyagának a szövetszerkezete teljesen megváltozik.

3.8. ábra. Termikusan szórt NiCrBSi bevonat újraolvasztása lánggal [94]

A szerkezet érzékeny munkadaraboknál, mint például a járműalkatrészek, ez a túlzott

hőhatás nem engedhető meg. A munkadarab szövetszerkezetének megváltozása és a

mérhetően nagy vetemedés ennek a módszernek a korlátolt alkalmazhatóságát eredményezi

[94].

3.6.3. A bevonat újraolvasztása kemencében

A termikusan szórt NiCrBSi réteg kemencében végzett újraolvasztása egy nagyon egyszerű

és jól szabályozható művelet, mivel a hevítési sebesség, az újraolvasztási

hőmérséklettartomány és a hőntartási idő jól szabályozható.

A kemencében végzett újraolvasztás elsősorban nagyobb számú alkatrész gyártásakor

gazdaságos. Ennek a módszernek az alkalmazásakor azonban számolni kell azzal, hogy az

újraolvasztott bevonatban szennyeződések maradhatnak vissza. A 3.9. ábra jobboldali felén az

alaptest és a bevonat közötti részen jelölt, a termikusan szórt rétegre jellemző szennyeződések

helyzete nem változott [95].


33

3.9. ábra. HVOF technikával szórt NiCrBSi bevonat kemencében végzett újraolvasztás utáni

képe. N = 100x , marószer 3 % HNO3 [95]

3.6.4. A bevonat újraolvasztása indukciós hevítéssel

A [96] munka szerzői plazmaszórással két réteget vittek fel a 100 mm hosszú és 30 mm

átmérőjű 42CrMo acél próbatestre. Az első réteg 50–80 µm vastagságú NiCrBSi alapozó réteg

volt. Az alapozó réteg felszórását egy további 150–250 µm vastag NiCrBSi+TiN felvitele

követte.

3.10. ábra. a) és b). A NiCrBSi-TiN réteg teljes keresztmetszete plazmaszórással készült

réteggel (N = 350x); c) és d) ábra az indukciós módszerrel újraolvasztott réteggel (keretezett

rész, N = 1000x) [96]


34

A próbatest felületén lévő kettős réteget SP–25 AB márkajelű nagyfrekvenciás hevítő

berendezéssel újra olvasztották. Az újraolvasztást 800 A áramerősséggel, 40 s. idő alatt

végezték el. Az újraolvasztás alatt a bevonat hőmérséklete 1200 oC volt. A plazmaszórt, majd

nagyfrekvenciás-indukciós módszerrel újraolvasztott bevonatot pásztázó elektron-

mikroszkóppal vizsgálták és kopásvizsgálatokat végeztek. Megállapították, hogy az

újraolvasztott fedőréteg (NiCrBSi–TiN) homogén és a termikus szórásra jellemző adhéziós

tapadás kohéziós kötéssé alakult át. Ugyanezt figyelték meg az átmeneti (NiCrBSi) rétegnél is.

A kopásvizsgálataik során megállapították, hogy az újraolvasztott réteg sokkal jobb

eredményeket mutatott (a réteg kevésbé kopott), mint a szórt bevonat esetében.

3.6 5. A bevonat újraolvasztása ellenállás hevítéssel

A NiCrBSi bevonat újraolvasztását egy Smithweld típusú ellenállás hevítő berendezéssel

végezték 10 x 10 x 100 mm méretű próbatesteken. A lehűlt próbatest szövetszerkezeti képe a

3.11. ábrán látható.

3.11. ábra. A NiCrBSi bevonattal termikus szórással készített próbatest felületi rétegének

újraolvasztása ellenállás hevítéssel [95].

3.12. ábra. HVOF technikával szórt NiCrBSi ellenállás hevítéssel újraolvasztott bevonat

szövetképe N=100x Marószer 3 % HNO3 [95].

A réteg hibátlan szövetéről készült fotó egy nagyon egyenletes tömör réteget mutat, míg a

jobboldali ábrán a szerzők bemutatják a réteghatáron látható hibát. A kemencében végzett

olvasztáshoz hasonlóan az ellenállás hevítéssel való újraolvasztásnál a teljes munkadarabot

kell felhevíteni a bevonat olvadási hőközének likvidusz hőmérséklete fölé. Visszahűtéskor az


35

alaptest (pl. C45 acél) szövetszerkezete teljesen megváltozik, a szemcseszerkezet eldurvul. Az

ilyen módszerrel újraolvasztott réteggel ellátott alkatrészt aligha lehet olyan helyre beépíteni,

ahol a koptató hatás mellett fárasztó igénybevétel is fellép [96, 97, 98].

3.6.6. A bevonat újraolvasztása W-ívvel

A termikus szórással felvitt bevonatok újraolvasztása SWI hegesztőégővel is lehetséges

[99]. A szerzők a vizsgálataikhoz a 17 % Cr tartalmú NiCrBSi port használták, amelyet

plazmaszórással vittek fel a próbatest előkészített felületére. A próbatestek készítéséhez a 3.1.

táblázatban szereplő technológiai jellemzőket vették alapul.

3.1. táblázat. A próbatestek készítésének adatai [99]

Eljárás Technológiai jellemzők

megnevezése értéke

Szemcseszórás

Levegő nyomás [MPa] 0,7

Szórási távolság [mm] 300

Szórási szög [o] 90

Plazmasugaras

szórás

Feszültség [V] 60

Áramerősség [A] 500

Szórási távolság [mm] 150

Az alapfém hűtése Levegő fúvatással

Plazmageneráló gáz mennyisége

[l/min]

Ar (16), H2 (40)

Bevonat vastagság [µm] 800

Újraolvasztás

SWI égővel

Áramerősség [A] 90

Ívhosszúság [mm] 2

Argon térfogatárama [l/min] 10

Az SWI égő sebessége[mm/min] 150

Átfedés [mm] 3

3.13. ábra. A plazmaszórt és az SWI égővel újraolvasztott réteg keménység eloszlása [99].


36

A munka során röntgendifrakciós vizsgálattal határozták meg a kísérletekhez felhasznált

NiCrBSi por és a réteg fáziseloszlását és az eredmények a 3.14. ábrán láthatók [100].

3.14. ábra. A NiCrBSi por és az újraolvasztott réteg felületének és alapfémhez közeli részének

fáziseloszlása [100]

3.15. ábra. Az újraolvasztott bevonat alapfémmel való felhígulási zónája [101].

a) Felhígult zóna b) A felhígult zóna részlete 1000 x nagyításban c) Az E pontban mért

összetétel d) Az F pontban mért összetétel


37

A szórt bevonat SWI égővel való újraolvasztással megfelelő minőségű rétegfelület érhető el,

viszont a vizsgálatok alapján jelentős alapanyaggal való felhígulás tapasztalható (3.14, 3.15.

ábra). Az SWI eljáráshoz alkalmazott égővel való újraolvasztás egy nagyon tiszta és

viszonylag új módszer. Az újraolvasztáskor az olvadékban történő áramlás következtében az

alaptest anyaga is megolvad, így nagy, nagyon változó hígult réteg alakulhat ki, amely a

felhasználó szempontjából nem kívánatos jelenség.

3.6.7. Lézersugaras újraolvasztás

A termikus szórással felvitt rétegek újraolvasztásának egy nagyon praktikus módszere a

lézersugár hőforrás alkalmazása. A nagy hőáramsűrűségű hagyományos lézersugaras

technológiával végzett réteg újraolvasztásnál a fókuszfelülethez tartozó átmérő mindössze

1,5…3 mm, ezért nagyon keskeny újraolvasztási felületeket lehet elérni. A sávos újraolvasztás

hibája, hogy ez egymás melletti sávokban ismételt újraolvasztás történik, amely az

alapanyaggal való felhígulást nagymértékben elősegíti. A lézersugaras újraolvasztást mégis

nagyon sok esetben alkalmazzák, mivel ezzel a módszerrel a koncentrált hőbevitel mellett

egyenletes felületi réteget lehet létrehozni.

3.6.7.1. Újraolvasztás CO2 vagy Nd:YAG lézersugaras berendezéssel

A [102] tanulmány szerzői C45 minőségű acélnak megfelelő alapanyagra 17…20 % Cr-ot

tartalmazó port vittek fel, majd a plazmasugaras réteget CO2 lézersugárral olvasztották újra.

3. 2. táblázat. A lézersugaras újraolvasztáskor beállított jellemző értékek

Lézersugár teljesítménye

P

[W]

A lézerfej v

haladási sebessége v

[mm/min]

A lézersugárnyaláb D

átmérője a réteg felületen

[mm]

400 200 1,5

500 200 1,5

600 200 1,5

A vizsgálatok során megállapítást nyert, hogy mind a három lézersugár teljesítménynél a

réteg alapanyaggal való felhígulása jelentős volt. Ezt a megállapítást alátámasztja a réteg és az

alapanyag közötti felület egyenetlensége is [102, 103].


38

3.16. ábra. A kötési felület alakja különböző hőteljesítmények alkalmazásakor [102]

a) 400 W, b) 500 W, c) 600 W újraolvasztási teljesítmény

Az elkészült próbatesteken a metallográfiai előkészítés után főleg az alapanyag és a réteg

közötti átmeneti zónát vizsgálták. Az újraolvasztás a következő technológiai jellemzők mellett

történt (3.2. táblázat).

3.6.7.2. Újraolvasztás nagy teljesítményű diódalézeres (HPDDL) hőforrással

A NiCrBSi bevonatok újraolvasztására számos kísérletet végeztek korábban hagyományos

Nd:YAG lézerekkel. A nagyenergiájú diódalézerek alkalmazása (HPDDL) új távlatokat nyit a

NiCrBSi rétegek újraolvasztásának területén. A nagy energiájú diódalézerekkel létrehozott

energiasugár intenzitása sokkal kedvezőbb a különböző felületi technológiák esetében (pl.

hőkezelés, felületi és termikus szórással felvitt rétegek újraolvasztása). A diódalézerek által

létrehozható fókuszfelület (pl. 10x6 mm) jóval nagyobb, mint a hagyományos (pl. Nd:YAG)

lézerek esetében. A fókuszfelületre koncentrált hőenergia jól szabályozható és szélesebb

újraolvasztási sávok érhetők el, így egyenletesebb lesz az újraolvasztott réteg felszíne [103,

104, 105, 106].


39

3.17. ábra. HPDD Coherent lézerfej [107]

A [107] tanulmány szerzői a NiCrBSi bevonatot TAFA JP 5000 nagysebességű

szórópisztollyal vitték fel a szemcseszórással előkészített felületre. A felület előkészítéséhez

0,8–1,0 mm szemcseméretű Al2O3 (korund) port használtak. A felszórt próbatestek mérete

200 x 100 x 10 mm vastag laposacél volt. A nagysebességű szórással 400 µm vastag réteget

vittek fel. A réteg újraolvasztásához a 3.17. ábrán látható lézer hőforrást használták, amely

808 nm hullámhosszúságú 4280 W maximális kimenő teljesítményű lézersugár előállítását

teszi lehetővé. A fókuszfelületet 1x12 mm méretű téglalap szelvényre állították be, amelynél

az energiaeloszlás a rövidebb tengely (1 mm) mentén Gauss jellegű volt.

3.18. ábra. Az újraolvasztott NiCrBSi bevonat [107]

3.3. táblázat. A réteg újraolvasztásakor beállított jellemzők és a felületi keménység [107]


40

Próbatest

sorszáma

A lézerfej

sebessége a

próbatest fölött

[cm/min]

A fókuszfelület

méretei

[mm x mm]

A fókuszfelületre

jutó felületi

energiasűrűség

[J/mm2]

Az újraolvasztott

réteg

mikrokeménysége

[HV0,3]

1 100 12 x 1 21,4 809 ± 40

2 45 12 x 1 24,4 779 ± 35

3 15 10 x 1 43,5 669 ± 65

4 55 12 x 6 38,9 800 ± 46

5 25 12 x 6 43,8 778 ± 53

6 7 10 x 6 93,2 781 ± 31

A lézerfejből kilépő energiasugár hosszúsága 90 mm volt. A próbatestet a szórt réteg

újraolvasztása előtt 250 oC-ra melegítették. Az újraolvasztásnál 1000… 4280 W kimenő

teljesítményt alkalmaztak és a lézerfej mozgási sebességét 7…100 cm/min között változtatták.

A lézerfejet Fanuc 710iC típusú, hat tengelyű ipari robotra szerelték fel.

Megállapítást nyert, hogy a nagysebességű szórással felvitt NiCrBSi bevonatok nagy

kimenő teljesítményű diódalézeres hőforrással történő újraolvasztásakor jelentős

keménységnövekedés érhető el, ugyanakkor repedések keletkezésével kell számolni.

A próbatest előmelegítése és a lézerfej kisebb mozgási (szkennelési) sebessége megoldást

jelenthet a repedések elkerülésére, de ennek kidolgozása további kutatásokat igényel [107].

3.7. Az újraolvasztott bevonatban előforduló hibák

A NiCrBSi bevonatok újraolvasztása a termikusan szórt bevonatok egy általánosan

alkalmazott eljárása. Ezeket a bevonatokat szinte minden esetben a korábban tárgyalt hőforrás

valamelyikével olvasztják újra, amellyel a szórt, adhéziós kötésű porózus réteget kohéziós

kötésű tömör réteggé alakítják át. A minőségjavulás ellenére számos hiba jelentkezhet az

újraolvasztás után.

3.19. ábra. Az újraolvasztott bevonatban észlelt repedés [107]


41

A hibák keletkezésének számos oka lehet, ilyenek például az adott újraolvasztó hőforrás

nem megfelelő kiválasztása és a technológiai jellemzők helytelen beállítása. Az újraolvasztott

rétegben keletkező hibákat a porózus szórt rétegből eredő zárványok eredményezhetik.

Ezek olyan esetekben fordulnak elő, amikor az újraolvasztási művelet során a bevonatot

nem megfelelő hőmérsékleten és nem kellőképpen olvasztják át.

A kemencében való olvasztásnál – amikor a megolvadó rétegben semmilyen külső hőforrással

elősegített áramoltatás nincs –, a szórt bevonat hibái benne maradnak az átolvasztott rétegben.

3.8. A felvitt NiCrBSi réteg minőségének javítása az újraolvasztási művelet

közbeni rezgetéssel

Az újraolvasztási művelet közben a megszilárdulási folyamat mechanikus rezgetéssel

befolyásolható. Ezt a módszert a kohászatban – elsősorban a könnyűfém öntvények

gyártásánál – széleskörűen alkalmazzák [108].

3.8.1. Mechanikus rezgetés

Ez a módszer alkalmazható kohászati alkatrészek felrakóhegesztéssel való javításánál is

[109]. A finomszemcsés szerkezet létrehozásakor 10 kHz-es és annál magasabb frekvenciákat

használtak, de jelentős eredményeket értek el a kisebb, 10 Hz és 1000 Hz közötti rezgetési

frekvenciák alkalmazásával. Más munkákban a 20 Hz és 100 Hz frekvenciájú rezgéseket és

500 μm és 600 μm rezgésamplitúdókat használtak bronz öntvények készítésénél [110].

A rezgetés alkalmazásával jelentős szemcsefinomodást és sűrűség növekedést tapasztaltak,

továbbá a mechanikai tulajdonságok, például a szakítószilárdság (20%-ról 34%-ra) és a

szakadási nyúlás (15%-ról 26%-ra) növekedett. A rezgetéssel való olvadékkezelés pozitív

hatásairól az alumíniumötvözetek öntése során szerzett kedvező tapasztalatokról az [110, 111]

munkákban számolnak be a szerzők. A [112] tanulmány szerint lézersugaras újraolvasztás

közben mechanikus rezgetést alkalmazva (75 Hz rezgetési frekvencia és 197 μm amplitúdó

beállítással) a megszilárdulás során a réteg homogén finomszemcsés szerkezetűvé alakult és a

80 %-al csökkent a pórusok mennyisége.

A plazmaíves felrakóhegesztéssel készülő bevonatok előállításakor az [113] szerint

a rezgetés alkalmazásával finomszemcsés szövetszerkezet mellett a bevonat kopásállósága és

mikrokeménysége is megnövekedett. A legjobb eredményeket 50, 100, 150 Hz frekvencia és

90 μm állandó amplitúdó alkalmazása mellett érték el. A rezgetéssel való kezelést a hegesztési

gyakorlatban leginkább a maradó feszültségek csökkentésére használják [114, 115]. A

bevonatok tekintetében a rezgetés alkalmazása szintén csökkenti a maradó feszültségeket és

ezzel az adott alkatrész kifáradási tulajdonságai is javulnak. A [115] tanulmány szerint a

hegesztésből származó maradó feszültséget 79,6 Hz, 83 Hz, és 84,4 Hz rezgetési frekvencia


42

alkalmazásával érték el, ugyanakkor szemcseméret növekedést tapasztaltak. A [116] szerint

viszont jelentős szemcsefinomítást értek el a mechanikus rezgetés alkalmazásával.

A [117, 118] tanulmányban a szerzők lánggal szórt NiCrBSi bevonat újraolvasztása és

megszilárdulásaa közben alkalmazott rezgetés során elért tapasztalataikról számolnak be.

A szerzők megvizsgálták a 20 Hz, 100 Hz, 200 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz és 10 kHz

frekvenciákkal való rezgetés hatását C45 minőségű acél alaptestre felvitt NiCrBSi ötvözet

újraolvasztása során.

3.20. ábra. Boridmentes rétegek összehasonlítása az átlagos mikrokeménység különböző

frekvenciák függvényében az alapfémtől mérve (600 µm) az újraolvasztott bevonatban (annak

felületéig) [118]

3.21. ábra. A rezgetési amplitúdó hatása a lehűlt bevonat felületének Ra érdességére [118].

Az újraolvasztás és az olvadék megszilárdulása állandó rezgetési frekvencia 100 [Hz]

mellett történt [66]. Érdesség Ra [µm].

3.22. ábra A rezgetési frekvencia hatása a lehűlt bevonat vastagságára [118]


43

A szerzők Castolin Eutectic RW12497-es NiCrBSi jelű port és Rototec 80 típusú

szórópisztolyt használtak, Motoman 100 robotkarra szerelve. Az újraolvasztást a Castolin

Eutectic cég CastoFuse típusú nagyteljesítményű égőjével végezték.

3.23. ábra. A rezgetési frekvencia hatása a lehűlt bevonat felületének érdességére Ra.

Az újraolvasztás és az olvadék megszilárdulása állanadó rezgetési amplitúdó 25 [µm]

mellett történt [118].

3.8.2. Ultrahangos rezgetés

A kohászati eljárásokkal és bevonatkészítési technológiákkal kapcsolatban több esetben

számolnak be az ultrahangos rezgetésről [119, 120, 121, 122]. A [120] szerint az ultrahangos

rezgetés lehetővé teszi a bevonat komplex tulajdonságainak (tapadás, sűrűség és

rétegkeménység növekedése) javítását. Az ultrahangos rezgetés széleskörű alkalmazása nem

terjedt el a csatlakoztatási nehézségek miatt.

3.9. Az újraolvasztott és megszilárdult bevonat minőségének további javítási

lehetőségei

3.9.1. Mechanikus javítási lehetőségek

A termikusan szórt és újraolvasztott rétegek minőségét valamilyen mechanikus

felületszilárdító módszerrel tovább lehet javítani. A mechanikus felületszilárdításnál

figyelembe kell venni a réteg keménységét. Ez a rétegjavítási módszer nem jöhet szóba

nagyobb felületi keménységű (>50 HRC) rétegeknél tekintettel arra, hogy a fellépő Hertz

feszültség következtében a réteg összetöredezne [121].


44

Hengerlés (görgőzés)

3.24. ábra. A fáradási szilárdság növelésére szolgáló módszerek összehasonlítása [122]

3.9.2. Lézersugaras javítási lehetőség

Amennyiben a munkadarab felületét rövid idejű (ns) és nagy hőáramú (GW/cm2) lézersugár

impulzusok hatásának teszik ki, a felületen egy nagynyomású plazmaréteg képződik és a

munkadarabban nyomó feszültségek keletkeznek [123]. A kezelt munkadarab felületi

rétegében keletkező nyomófeszültségek hatására a munkadarab kifáradási tulajdonságai

javulnak. Ennek a módszernek két eljárása ismert: a 3.25. ábrán látható a) közvetlen

csillapítóközeg nélküli eljárás és amikor b) közbenső közeget (pl. vízet) alkalmaznak.

3.25 ábra. Lézerimpulzusokkal való kezelés a) közvetlen módszer és b) közvetett módszer

(közbenső víz réteg alkalmazása) [124].

A lézerimpulzusokkal való felületkezelés a kisebb keménységű (50 HRC alatti) rétegeknél,

készre munkált felületi rétegeknél jöhet szóba. A kísérletek azt mutatták, hogy a lézersugaras

impulzuskezelés (LSP) sokkal jobb eredményeket hozott, mint más felületszilárdító eljárás.


45

3.9.3. Hőkezeléssel végzett javítási lehetőségek

A [125] tanulmány szerzői közepes karbontartalmú, ötvözetlen acél próbatestre

nagysebességű szórással 500 µm vastag NiCrBSi + 60 % WC réteget vittek fel, majd

kemencében argon védőgáz alatt 4 oC/min sebességgel 1200

oC-ra hevítették és 1 órán át

hőntartották, majd 800 oC-ra hűtötték. A próbatestek 800

oC-ról szabad levegőn hűltek le

szobahőmérsékletre. Elvégezték a próbatestek pásztázó elektronmikroszkópos és

röntgendifrakciós elemzését, majd kopásvizsgálatokat végeztek. Megállapították, hogy a

hőkezelés hatására (1 órán keresztül 1200 oC-on) egy kb. 50 µm vastag diffúziós zóna

keletkezett (3.26. ábra).

3.26. ábra. Az NiCrBSi + WC réteg újraolvasztása 1200 oC hőmérsékleten argon védőgáz

alatt [125]

A hőkezelés hatására a réteg keménységi értékei megnövekedtek: 900 HV0,3 és

1130 HV0,3 közötti keménységi értékeket mértek. Ugyanakkor az alapanyag szemcse-

durvulásáról nem számoltak be. Egy további munka szerint a réteg keménységét szintén

hőkezeléssel próbálták megnövelni és a koptatóhatással szembeni ellenálló képességet javítani

[126].

3.4. táblázat. A felhasznált NiCrBSi por összetétele

PG-10N-01 jelű por, szemcseméret: 40…100 µm

Vegyi összetétel tömegszázalékban

C Cr Fe Si B Ni

0,8 16,0 ˂ 5,0 4,0 3,5 Alapfém

A termikus szórási művelet során a port St. 3 minőségű 100x100x16 mm méretű

acéllemezre vitték fel, majd 1,4…1,6 kW teljesítményű CO2 lézersugárral 180 mm/min


46

sebességgel haladva 6,0x1,5 mm fókuszfelületet beállítva újraolvasztották. A kísérletek során

PG-10N-01 márkajelű port használtak, melynek összetételét az 3.4. táblázat tartalmazza. A

lézersugárral újraolvasztott rétegű próbatesteket különböző hőmérsékleten végzett hőntartás

követte.

3.27. ábra. A vizsgált NiCrBSI rétegek szövetszerkezete [126].

A 3. 27. ábrán látható szövetszerkezet magyarázata:

A vizsgált réteg szövetszerkezete lézersugaras újraolvasztás után.

1) γ-Ni, 2) Cr7C3, 3) Ni3B, 4) CrB

A vizsgált réteg szövetszerkezete 800 oC-on való 1 órás hőntartás után.

1) γ-Ni, 2) M7(C, B)3, 3) Ni3B, 4) CrB

A vizsgált réteg szövetszerkezete 900 oC-on való 1 órás hőntartás után.

1) γ-Ni, 2) M7(C,B)3, 3) M3(B, C

3.5. táblázat. NiCrBSi réteg hőkezelésével elért eredmények

Hőntartás 1 h

Hőntartási hőmérséklet oC

Mért keménységérték

HV0,05

800 830

900 960

950 880

1000 960

1025 1030


47

Az így elvégzett hőkezeléssel jelentősen megnövelték a réteg keménységét, ami a különböző

keményfázisok mennyiségének növekedésével magyarázható.

3.10. A szakirodalmi feldolgozásból levonható alapvető következtetések

A NiCrBSi rétegek minőségének javítása egy nagyon fontos kutatási feladat és ezzel a

témakörrel számos kutató foglalkozott és ért el eredményeket. A réteg minőségének javítása

nem képzelhető el önmagában – csak az alaptesttel összefüggésben vizsgálható, mivel a

réteget valamilyen anyagra fel kell vinni – ezt a legtöbb esetben termikus szórással végzik.

Ugyanakkor a gyakorlati alkalmazást nem minden esetben veszik figyelembe. Példaként 3

esetet lehet említeni

1. A NiCrBSi réteg keménységének növelése hosszantartó kemencében való hevítéssel [67],

2. A NiCrBSi réteggel ellátott próbatestek likvidusz közeli hőmérsékleten tartása, majd

visszahűtése és egy következő lépcsőben szabad levegőn való lehűtése [82],

3. A NiCrBSi réteggel ellátott próbatestek újraolvasztás közben mechanikus rezgetése [104].

Mindhárom esetben eredményekről számolnak be – pl az 1első és második esetben

megnövelik a réteg keménységét és annak kopásállóságát – ugyanakkor nem veszik

figyelembe, hogy mi történik az alapanyaggal (pl. jelen esetben C 45 minőségű nemesíthető

acéllal). Az első két Nyilván az alaptest szemcseszerkezete olyan mértékben durvul, hogy

fárasztó igénybevételnél eltörik, elreped, használhatatlan lesz. Nem látom értelmét annak,

hogy a szórt réteggel ellátott munkadarabot a likvidusz hőmérséklet és ott különböző ideig hőn

tartják. Itt megállapították, hogy a termikus szórás során kialakult réteg csak részben olvad

meg és számos üreg, oxidzárvány benne marad a rétegben.

A mechanikus rezgetés alkalmazása valóban elősegíti a réteg minőségének javulását – de

ennek a módszernek az alkalmazása nehezen képzelhető el egy forgó munkadarabra felvitt

réteg újraolvasztásakor. A réteg újraolvasztásakor azoknak a technológiának jelentős szerepe

van – amely egy hősugárnyaláb (pl. láng, villamos ív – vagy lézersugár) segítségével hevíti fel

a réteget. Ebben az esetben egy gyűrű alakú áramlás (Marangoni áramlás) indul meg a

megolvadt rétegben és elősegíti a szórt rétegben lévő üregek, zárványok felszínre kerülését. A

kemencében végzett újraolvasztásnál a Marngoni áramlás nem jön létre és ezért marad számos

hiba a lehűlt rétegben. A túlzott hőbevitel ugyanakkor a réteg újraolvasztásakor az alaptest

anyagát is képes megolvasztani és ilyenkor az említett áramlás fokozottan keveri a megolvadt

anyagot (réteg és az alaptest anyagának elegye) – amely olyan mértékű felhígulást eredményez,

hogy a réteg használhatatlanná válik. Sajnos ez az eset az első kísérletimnél be is következett.

Az előző 3 esetből levont tanulságok alapján olyan jelentős hőenergiát szolgáltató hőforrást

próbáltam keresni – amely egy un. „lágyabb” – de koncentrált hősugárzást tesz lehetővé ugyan


48

- de kisebb hőbevitel mellett. Az irodalomból vett tapasztalatok azt mutatták, hogy ezt a

hőforrást a nagyenergiájú diódalézerek (HPDL) területén kell keresni. Ezek a félvezető –

diódalézerek – kisebb intenzitású hősugárzás mellett, nagyobb fókuszfelületen (pl. 2 x 20 mm)

tudnak hevíteni. Itt azonban további gondokról számoltak be (irodalom Hudkova Pilzeni

Egyetem) – reped az újraolvasztott bevonat. Ennek az oka pedig érthető, ugyanis termikus

szórással felvitt – újraolvasztásra kerülő kemény réteg vastagsága nem szabad, hogy korlátlan

legyen. A nagysebességű termikus szórásnál a rétegvastagság lehetőleg ne haladja meg az 500

µm értéket. Az újraolvasztás közbeni kezelésnél, pedig ha lehetőség van rá akkor lehetőleg

csak az olvadt és megszilárduló olvadék rezgetése kívánatos. Ezt a megoldást későbbi

kutatások során célként tűztem ki és itt az ultrahang segítségével kikényszerített

rezonanciának van jelentősége. A rezgetés alkalmazásakor pedig figyelembe kell venni, hogy

mit és hogyan rezgetünk – ugyanis itt egy nem megfelelő beállításnál pontosan az ellenkező

hatás (túlzott felhígulás) érhető el.

4. A KUTATÁSOK SORÁN ALKALMAZOTT ANYAGVIZSGÁLATI MÓDSZEREK

49

4. A KUTATÁSOK SORÁN ALKALMAZOTT ANYAGVIZSGÁLATI

MÓDSZEREK

4.1. A termikus szóráshoz előkészített felület érdesség vizsgálata

A vizsgálatnál az EN ISO 4287 és EN ISO 16610-21 szabvány előírásai mérvadók [127,

128].

A tényleges profil a maximális érdességet eredményező keresztmetszeti profil, amely

felületjellemző mintázatára merőleges nyomvonalú síkkal történő metszésekor keletkezik. A

mért profil a tényleges profil tapintóval történő pásztázásából (szkenneléséből) származik. A

mérési adatok így mechanikusan kerülnek szűrésre, amelyet a tapintó rtip csúcssugara és a

vezető csúszka eredményez. A felületminőséget jellemző számos paraméter közül a szabvány

csak a mikro-geometriailag értelmezhető felületi érdességre és hullámosságra vonatkozó

mérési elveket és módszereket ismerteti (EN ISO 8785) [129]. Az elsődleges profil (P-profil)

az a profil, amely a mért, levágott hullámhosszú profil elektronikus aluláteresztő szűréséből

származik λ s. Ez mi? Ez a folyamat eltávolítja a legrövidebb hullámhosszú összetevőket,

amelyeket úgy ítélnek meg, hogy nem relevánsak az érdesség mérése szempontjából. A

paraméterekre ki van jelölve a P és mintavételi hosszokon belül értékelik őket. A 4.1. ábrán ez

egyenlő az ln értékelési hosszal (a felületi profil teljes hossza van rögzítve).

4.1. ábra. Az elsődleges profil és az átlag vonal az elsődleges profil (λ s levágott - cut off)

szűrőre vonatkozóan

Az érdességi profil (R-profil) az a profil, amely a cut-off hullámhosszal rendelkező

elsődleges profil elektronikus felüláteresztő szűréséből származik. Ez a folyamat eltávolítja a

hosszabb hullámhosszú komponenseket. A paraméterek jelölése az R és értékelésük az ln

értékelési hosszon belül történik, amelyek általában öt mintavételi hosszból állnak.

A mintavételi hossz megfelel a λ c profil szűrőhöz tartozó cut-off hullámhossznak (4.2. ábra).


50

4.2. ábra. Az érdesség és hullámosság jellemzők szeparálására alkalmazott szűrők átviteli

paraméterei. Gauss szűrő a DIN EN ISO 11562: 1998 szerint [130]

4.3. ábra. Ra átlagos érdesség

4.4. ábra. Az érdesség profil Rt teljes magassága, Rz átlagos egyenetlenség magassága és

Rz1max legnagyobb egyenetlenség magassága

4.5. ábra. Az RSm átlagos barázdaszélesség, Xsi alaphosszon belüli barázdaszélesség.

4.2. A felhasznált por elemzése, szemcseméret eloszlás vizsgálat

A NiCrBSi porok pásztázó elektronmikroszkópos elemzése kiterjed a por morfológiai,

összetételi és szemcseméret ellenőrzésére [131]. A felhasználási tapasztalatok azt mutatják,

hogy megfelelő minőségű termikusan szórt és az azt követően újraolvasztott réteg csak kiváló

minőségű és az alkalmazott eljáráshoz kifejlesztett porral hozható létre. A por-hozaganyagban

lévő hibák (nemfémes szennyeződés, a szemcse üregessége, vagy akár a törött szemcsék

jelenléte) a legtöbb esetben átmegy a szórt, majd az újraolvasztott bevonatba. Ezek a hibák a

legtöbb esetben elkerülhetők, ha a gyártáshoz, vagy az alkatrészek javításához felhasználni

kívánt porokat egy megfelelő ellenőrzésnek vetik alá.


51

Az ellenőrzés a következőkre terjed ki:

vegyi összetétel ellenőrzése,

szemcseméret ellenőrzés, vagy egyszerűbb esetben szita analízis.

Ezeket a vizsgálatokat a por előállítójának kellene elvégezni (mivel csak ezek alapján

állíthat ki minőségi tanúsítványt), de feltehetően ezt nagyon sok esetben nem teszik meg.

A bekövetkező bevonathibák pedig már a felhasználás közben jelentkeznek, ezért célszerű

nagyobb pormennyiség felhasználása előtt a vizsgálatokat elvégeztetni és csak utána vásárolni.

4.3. A termikus szórással készült és újraolvasztott NiCrBSi bevonatok

metallográfiai vizsgálata

Az optikai mikroszkóp segítségével történő mikro-szövetszerkezeti jellemzés bármely új

bevonat kifejlesztésénél és a legtöbb bevonat előállításánál ma már kötelező vizsgálattá vált.

A termék minőségellenőrzésének legegyszerűbb módja a felszórt darab felületének vizuális

vizsgálata. Ez a megfigyelés a nagyméretű anyaghibák (adhéziós hibák, az éleken jelentkező

repedések, stb.) felfedezését teszi lehetővé.

A vizsgálat elvégzésekor ügyelni kell arra, hogy megfelelő csiszolási és polírozási eljárás

kerüljön kiválasztásra, hogy a bevonat mikroszkopikus képét ne hamisítsa meg semmilyen,

a metallográfiai előkészítés folyamán keletkező mesterséges termék. Amennyiben az

előállított bevonat minőségének ellenőrzésére a mikroszkopikus vizsgálatot használják akkor

fontos annak biztosítása, hogy a próbadarabra ugyanolyan módon végezzék a felszórást, mint

a gyártáskor előállított darabra (a szórást egyidejűleg kívánatos végezni). A korszerűbb mikro-

szövetszerkezeti vizsgálatot pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM-el, amely szekunder

elektronnal, visszaverődő elektronnal és esetlegesen röntgensugár detektorral van ellátva),

röntgensugár diffrakciós eljárással (XRD), transzmissziós elektronmikroszkóppal (TEM),

vagy más eljárással lehet végezni. A bevonat tulajdonságai határozzák meg

a bevonatok használat közbeni viselkedését. Tehát, az a legjobb vizsgálat, amikor azokat

a valós feltételeket szimulálják, melyek között a bevonatot használni fogják. Ilyen vizsgálat

elvégzése nem mindig lehetséges, így a bevonatokat leggyakrabban a fizikai és kémiai

tulajdonságaikkal jellemzik.

4.3.1. Próbatestek előkészítése a metallográfiai vizsgálatokhoz

A mikroszkópos megfigyelés előtt a felszórt próbadarabot metallográfiai előkészítésnek

kell alávetni. A megfigyelés a bevonat hosszirányú vagy keresztirányú metszetén végezhető el.

A (bevonatfelületre merőleges) hosszmetszet információt nyújt az alapfém felületéről és a

mikro-szövetszerkezetnek a bevonat növekedése folyamán előforduló esetleges változásáról.


52

Ezt a módszert nagyon gyakran alkalmazzák. Mivel a teljes mikroszkópos megfigyelési mező

nem nagyobb, mint néhány négyzetmilliméter, ezért fontos, hogy a felszórt darab egy jellemző

(tipikus) részét válasszuk ki (a minőségellenőrzési szakaszban) vagy a darab olyan részét, ahol

az olyan mikro-szövetszerkezeti hibák, mint az élek, vagy éles sarkok jól megfigyelhetők. A

kiválasztott részt kis viszkozitású gyantával impregnálni lehet. Ezt az eljárást különösen a

pórusos vagy rideg (törékeny) bevonatokhoz ajánlják [132].

Az impregnált próbadarabot darabolják. Általában 100…150 mm átmérőjű 0,3…0,6 mm

vastagságú és 900…2000 ford/min forgási sebességű gyémántporos csiszolókorongokat

használnak. Ügyelni kell arra, hogy a csiszolókorong először a bevonatba kapjon bele, azután

az alapfémbe. Máskülönben a kis adhéziójú bevonat (pl. a fémre FS eljárással felszórt

NiCrBSi bevonat) leválhat az alaptestről [133].

A kis sebességű vágás kisebb mértékben befolyásolja a vágandó anyagot és ezért inkább ezt

alkalmazzuk. A próbadarabot a vágás közben vízzel kell hűteni. A feldarabolt próbadarabot

gyantába ágyazzák. A jellemző foglalat 25…35 mm átmérőjű. A beágyazást kis viszkozitású,

hidegen keményedő gyanta (mint pl. az EpofixTM) alkalmazásával végzik. A melegen

keményedő közeg alkalmazását a rideg lakkbevonatoknál kerülni kell, mivel azok a beágyazás

közben széttörhetnek. A vákuumban végzett beágyazást a pórusos bevonatokhoz szintén

ajánlják [134].

A befoglalt próbadarabokat csiszolják, amely sima anyagfelületet biztosít annál

a darabrésznél, amit a darabolás már nem befolyásolt (legalább 0,2…2 mm-t le kell csiszolni).

A csiszolást általában durva (120..1200) minőségi fokozatú SiC papírral végzik. Ezt a papírt a

forgótárcsához erősítik és egy, vagy több lépésben használják. A tömör próbadarabot 300 N

terheléssel kell csiszolni és a porózus próbadarabot pedig sokkal kisebb terheléssel A porózus

bevonat csiszolásakor nagyobb terhelés alkalmazása szétkenődési hatást okozhat, azaz

a bevonatban található üregek mesterséges feltöltését.

A durva SiC papírral végzett csiszolást gyémántszemcse szuszpenzióval történő tükrösítés

követi (6 m-es gyémánt szemcsékkel) önkenő vagy más kemény szövet (posztó) felületen.

A metallográfiai előkészítés ezen szakaszában a próbadarabnál meg kell őrizni

a szövetszerkezet sértetlenségét annak biztosítása céljából, hogy az olyan jelenségek, mint

a tényleges pórusok szétkenődése vagy a kevésbé kötött részecskék kiszakadása nehogy

létrejöjjön.

A bevonat sértetlenségének (integritásának) hangsúlyozása céljából [135] és [136] szerzői

azt javasolták, hogy a metallográfiai próba előkészítés ezen részét próbadarab integritási

szakasznak nevezzék. Ebben a szakaszban a terhelés általában kisebb, mint a csiszolásnál

(50…120 N, a bevonat porozitásától függően).


53

A metallográfiai előkészítés befejezése a polírozással történik. A próbadarab felületének

a finom karcolódásoktól mentesnek, és a mikroszkópos vizsgálat elvégzéséhez pedig

tükörfényesnek kell lennie. A végső polírozást általában gyémánt szuszpenzióval vagy

fokozatosan csökkenő szemcseméretű (3 m-től egészen 0,25 m-ig) pasztákkal végzik

kemény szövetfelületen és esetleg Al2O3 szuszpenzió lágy szöveten való alkalmazásával

fejezik be. Az előkészítés utolsó lépését azért végzik, hogy a bevonaton belül a lemezek

közötti érintkezést láthatóvá tegyék. A polírozást egyenletesen csökkenő terheléssel végzik.

A vegyi maratás a szórás után megömlesztett, önfolyósodó NiCrBSi ötvözetből készült, FS

eljárással felvitt, igen tömör bevonatok mikro-szövetszerkezetének feltárására alkalmazható

[136] vagy az alaptestben, közvetlenül a bevonat alatt, a hőhatás övezet megfigyelésére

[137].

4.3.2. Optikai mikroszkópos vizsgálatok

A termikusan szórt bevonatok mikro-szövetszerkezetének vizsgálatánál a nehézséget

a megfelelő vizsgálati módszereknek a kiválasztása jelenti. Másrészről, a mikro-

szövetszerkezeti kutatás egy közbenső és szükséges lépés a bevonatkészítés, azaz a szórási

paraméterek kiválasztása és a bevonat kitűzött funkcionális tulajdonságainak elérése között.

A bevonat mikro-szövetszerkezetének teljes leírása a következő információkat tartalmazza

[138]. Makro és mikro-méretben a vegyi összetétel a következő:

a szemcsék morfológiája és orientációja (textúra),

hibák, úgy, mint a pórusok, üregek vagy a szekunder fázisok vagy a diszlokációk, ezek

mennyisége és eloszlása, a fent említett jellegzetességek eloszlása a bevonat különböző

mélységeiben.

A termikusan szórt bevonatok mikro-szövetszerkezetének jellemzésére használható

módszerek kiválasztása nem könnyű feladat.

A módszerek kiválasztásánál azt az elvet követtem, hogy azokat a módszereket ismertetem,

amelyek a legismertebbnek és a legnépszerűbbek, és amelyek elfogadottsága meglehetősen jó

a termikus szórással foglalkozó kutatók között. Inkább a bevonat tulajdonságainak

jellemzésére szolgáló olyan módszerek kiválasztására törekszem, amelyek a bevonatok

tulajdonságainak összehasonlítását teszik lehetővé. A ritkán használt módszerek közül csak

néhányat ismertetek, olyanokat, amelyek egyre nagyobb jelentőségűek az olyan jelenségek

tisztázásában, mint a részecskéknek a lángban végbemenő oxidációja vagy redukciója. Az

optikai mikroszkópos vizsgálat csiszolatait metallográfiai vizsgálatokhoz rendszeresített

eszközökkel (gyémánttárcsával ellátott daraboló, csiszoló és polírozó gép, stb.) kell

előkészíteni. Ha ezt az előkészítést nem gondosan végzik, akkor a próbadarabokon

a kiszakadásból vagy a szétkenődésből olyan jelenségek alakulnak ki, amelyek az azt követően


54

végzett elemzést negatívan befolyásolják. Ez az oka annak, hogy az optikai mikroszkóppal

végzett vizsgálat részletesebben kerül ismertetésre, mint a röntgensugaras elemzés (XRD). Az

optikai mikroszkóppal végzett vizsgálatot jelenleg majdnem minden felszóró üzemben

használják és ez a módszer a bevonatról valamint az alapfém mikro-szövetszerkezetéről

alapvető tájékoztatást nyújt. Az optikai mikroszkóp a következők elemzését teszi lehetővé

[139]:

a bevonatban levő pórusok és üregek méretét és részarányát,

a bevonatban levő meg nem olvadt részecskék méretét és részarányát,

az alapfém réteg közeli részének (mechanikai vagy hőhatásra kialakuló) alakváltozását,

a bevonat fáziseloszlását olyan részecskék jelenlétét a bevonatban, amelyek a lángban

kémiai reakcióba léptek (redukálódtak vagy oxidálódtak),

szilárd zárványok jelenlétét a bevonatokban

A bevonatok könnyű mikroszkópos megfigyelését általában világos látóterű berendezéssel

végzik.

4.3.3. Pásztázó (SEM) elektronmikroszkópos vizsgálatok

A SEM eljárásnál a max. 50 keV energiájú és lefelé egészen az 5 nm átmérőjű

elektronsugarat a próbadarab felületén fókuszolják. A letapogatott területek négyszögletes

alakúak, az oldalhosszúságuk 5 um és 1 mm között van. Az elektronsugár a felület közelében

lévő atomokat ionizálja és így a max. 50 eV energiájú szekundér elektronok (SE) emissziójára

kerül sor, ami lehetővé teszi a felület topológiájának megfigyelését. A primér elektronsugár

elektronjait, amelyek a próbadarabon belül elasztikusan szétszóródnak, visszaszóródó

elektronoknak (BSE) nevezik, és azokat a bevonaton belüli elemek összehasonlítására lehet

használni. Az elemek atomszámai közötti különbség legalább három [140].

A visszaszóródó elektronok egyenes irányban mozognak és ez az üregekből jövő jel

gyengülését okozza. A SEM eljárással vizsgált próbadarab felületének elektromosan

vezetőnek kell lennie. A szigetelő anyagokat elgőzölögtetett szénből vagy porlasztott aranyból

készült vékony, vezető filmréteggel kell borítani. A megfigyelt felület törését röviddel a SEM

vizsgálat előtt kell végezni, azért, hogy a környezettel való érintkezést a minimumra

csökkentsük. Az SE detektorral ellátott letapogató elektronmikroszkópot, mint rutin módszert

a következők megfigyelésekre használják:

egyedi lemezek vizsgálata a szórási folt fröccsöntése után,

közvetlenül a felszórás utáni (kezeletlen) bevonatok felülete,


55

közvetlenül a felszórás után a bevonatok töret/repedezett felülete, mely finomszemcsés

mikro-szövetszerkezetet, oszlopos mikro-szövetszerkezetet vagy újrakristályosodott

mikro-szövetszerkezetet mutat,

a hő okozta anyagfáradás, vagy kopás miatt [141]. szétmálló bevonat repedezett felülete,

a bevonat metszetének metallográfiai eljárással polírozott felülete, a valós pórusoknak a

kiszakadt pórusoktól való megkülönböztetése céljából.

A EDS (detektorral ellátott) letapogató elektronmikroszkóp a különböző atomszámú

bevonatokon belüli fázisok összehasonlítására alkalmazható. Ezt a módszert alkalmazták [142]

a plazmaszóró eljárással felvitt krómoxid bevonatokban levő SiO2 zárványok

megkülönböztetésére. A szerzők arról számolnak be, hogy a BSE lehetővé teszi

a különbségtételt a redukált Cr(II) és Cr(III) között, mivel az előbbi némileg eltérő színű, mint

a Cr(III) mátrix, azonban ez a jelenség a SiO2 zárványok miatt is létrejöhet. Az elektron

mikropróba elemzést (EMPA) a felszórt bevonatok kiválasztott helyein a vegyelemzés

elvégzésére használják. A kevésbé precíz eljárásnál, az energia szétszóródásos

spektrométerben (EDS) cseppfolyós N2-el hűtött SiLi detektort használnak, amely a max. 60

eV-s próba által kibocsátott röntgen-sugarak energia felbontását és az egészen 0,1 %-os elem-

koncentráció elemzését teszi lehetővé. A 11 (nátrium) atomszámtól kezdődő elemeket fel lehet

tárni. A hullámhossz (szétszórásos) diffrakciós spektrométerben (WDS) a Bragg féle

diffrakciós kristályokat használják, amelyeknél ismert d-osztás-távolságú diffrakciós síkok

vannak [142].

4.3.4. A termikusan szórt bevonatok vizsgálata optikai mikroszkóppal

Az egyszerű inverz mikroszkóp a kvantitatív (mennyiségi) metallográfiai elemzésnél

hasznos. Az elemzés az automatikus képelemző (AIA) segítségével végezhető el, amely

a mikroszkóphoz csatlakoztatható. Az automatikus képelemző a mikroszkóp-képen

a szürkeségi szintek beállításából áll, a termikus szórásra jellemző szövetszerkezeti

sajátosságok elkülönítése céljából. Az AIA lehetővé teszi a 0,5 m-nél nagyobb pórusok és

üregek mennyiségi elemzését (ami az optikai mikroszkóp képfelbontási határa). A kisebb

pórusokból létrejövő porozitás milyen mértékben járul hozzá a teljes porozitáshoz azt

a könnyű mikroszkóppal nem lehet meghatározni (mivel a 0,01..0,1 m méretű pórusok

mindig jelen vannak a termikusan szórt bevonatokban). A bevonatban található nem

megolvadt részecskék hányadát nem lehet meghatározni az automatikus képelemzővel, mert

a mátrixhoz viszonyítva a fényerő különbségek nem elégségesek. Ezt a mikro-szövetszerkezeti

sajátosságot kézi készülék segítségével, kvantitatív elemzéssel lehet meghatározni [143].


56

4.3.5. Az alapanyag–réteg átmeneti zóna vizsgálata (a felhígulás meghatározása)

A réteg alapanyaggal való felhígulása egy nemkívánatos jelenség (főleg a felhasználó

számára), mivel az alapfémnek gyengébb mechanikai, fizikai és kémiai jellemzői vannak.

Ezért a felvitt réteg tulajdonságai romlanak annak függvényében, hogy a réteg alapfém

hányada milyen értéket tesz ki.

4.1. ábra. A réteg felhígulásának szemléltetése [144, 145]

A réteg felhígulását az eddig ismertetett optikai mikroszkópos és pásztázó

elektronmikroszkópos vizsgálatok során kell tisztázni [144, 145]. Ugyanakkor

a mikrokeménység mérések eredménye is rávilágít a felhígulásra. A felhígulás értéke,

a D (dilution) a 4.1. egyenlettel számolható ki:

1

1 2

AD

A A

(4.1.)

A felrakóhegesztéssel készült rétegeknél a felhígulás meghatározására a közelmúltban egy

új eljárást dolgoztak ki, amely az alapanyag réteg mikrokeménység vizsgálatát veszi alapul

[146]. A lánggal szórt és újraolvasztott rétegeknél nem valószínű, hogy nagy lesz a felhígulás

mértéke – mivel az alapanyag semmiképpen sem fog megolvadni a réteg újraolvasztása

során –, viszont a lézersugaras hőforrások alkalmazásakor, a sokkal nagyobb koncentrált

energiasűrűség miatt ez várhatóan bekövetkezik.

4.3. 6. Fáziselemzés rön tgendiffrakciós (XRD) vizsgálattal [147]

A röntgensugarak a vizsgált anyagba behatolva annak atomjait gerjesztik, amelyek ily

módon a beeső röntgensugárzással azonos hullámhosszúságú elektromágneses hullámokat, un.

szórt sugárzást bocsátanak ki, amelyek a tér minden irányában tejednek, szóródnak”. Ez

a diffrakció jelensége, amely mint reflexiós-jelenség kezelhető. Ezt mutatja a 4.2. ábra,

amelyen két, párhuzamos atomsíkokra Ɵ szög alatt beeső röntgensugarak által keltett szórt

sugárzás és ennek,mint reflexiós jelenségnek a vázlatos személtetése látható.


57

4.2. ábra. A kristályszerkezet röntgen-diffrakciós vizsgálatának elvi vázlata [147]

Mivel a röntgensugarak hullámhossza a kristálytani síkok távolságának nagyságrendjébe

esik, a szabályosan ismétlődő atomsorokra (kristálysíkokra) beeső röntgensugarak által keltett

szórt elektromágneses sugarak egymással kölcsönhatásba lépnek, amennyiben a különböző

atomsorok által „reflektált” sugarak azonos fázisban találkoznak, egymást erősítik és

értékelhető reflexiós jelet adnak a sugarak útjába helyezett röntgenfilmen, míg az

ellenfázisban találkozó hullámok – a hullámfizika törvényei szerint – kioltják egymást. Az

értékelhető reflexió feltételét a Bragg-féle alapegyenlet fejezi ki.

A röntgensugár-elhajlás a bevonat szórásra használt porok fáziselemzésének elvégzésére

szolgáló rutin eljárás. A legnépszerűbb a Debye-Scherer módszer, amely monokromatikus

röntgensugárzást és finomra porított vizsgálati anyagot alkalmaz. A módszer alapelve a

elhajlási szög meghatározása, ami a kristálysíkok közötti d-osztástávolságokra vonatkozik,

a Braggs-féle egyenletet követve. Ezt a következő összefüggés adja meg:

=2d sin (4.2.)

ahol az alkalmazott röntgensugár hullámhossza. A d-osztástávolság mintajelek

hozzárendelhetők egy fázishoz az évente aktualizált JCPDS (Joint Commiteee on Powder

Diffraction Standards, USA) kartotékjait használva. A módszer könnyen megvalósítható,

különösen a korszerű, számítógépes diffraktométerekkel. Ezen eljárás részletes leírása több

kézikönyvben is megtalálható, pl. [148].

Egy komplett mikro-szövetszerkezeti tanulmány elvégzéséhez egy sor kiegészítő módszert

ajánlanak [149]. A szerzők az XRD, SEM eljárást alkalmazták SE detektorral és a TEM

eljárást EDS-felszereléssel, a termikusan kezelt hőgát-bevonatok (TBC) leromlásának

tanulmányozása céljából [150].


58

4.4. Mikrokeménység vizsgálat, Mikro-Vickers eljárás

A mechanikai tulajdonságok, mint pl. a mikrokeménység, a szakítószilárdság, a törési

szilárdság, rugalmassági (Young) modulus, a szívósság vagy a kopásállóság valószínűleg

a leggyakrabban ellenőrzött tulajdonságok. A Vickers mikrokeménység vizsgálatot

a bevonatok minden típusánál használják. A próbadarabokat (próbatesteket) a Vickers-

vizsgálathoz metallográfiai eljárással polírozni kell. A mérések többségét az optikai

mikroszkópos vizsgálatnál is használt hosszirányú metszeten végzik és arra is lehetőség van,

hogy a vizsgálatokat keresztirányú metszeten is végezzék.. A mikro-szövetszerkezet

anizotrópiája miatt a bevonatok a felületükhöz képest átlós irányban (keresztirányú szelvényen

jvégzett mérés) keményebbek, mint a felületükkel párhuzamos irányban (hosszirányú

szelvényen végzett mérés), ily módon a két irányban végzett vizsgálat nem összevethető. A

HV Vickers-keménységet úgy kapjuk meg, hogy az alkalmazott terhelést elosztjuk

a lenyomat felületével, ez utóbbit a benyomódás átlóinak méréseiből számoljuk ki. A behatoló

test egy szabványos méretű, gúla alakú gyémánt, melyet 0,1...50 N erővel terhelnek. A kis

terhelésnél (mondjuk a 0,5 N-nél) végzett vizsgálatokkal az egyes keményfázisok

mikrokeménységét lehet megállapítani, míg a nagyobb terhelés (5, 10 N vagy több) mellett

végzett vizsgálatok az egész bevonat mikrokeménységét adják meg. A legtöbb a szerző 3 N

terhelés mellett kapott értékeket adja meg. Mivel a Vickers-keménység nagymértékben függ

a terheléstől, ezért ezt a Vickers-keménység jelében meg kell adni (pl. HV3, a 3 N terhelésnél

kapott Vickers keménység). A kereskedelemben kapható vizsgálóberendezések a szabványos

eljárást követik [pl. Amerikában ASTM E-384–73, Európában ISO 6507-1:2018(en)

szabvány] [151]. Néhány szerző az adott terheléshez egy minimális bevonatvastagságot ajánl

(a HV-keménység függvényében) valamint a következő értékeket javasolja [152]:

HV = 1000, terhelés 3 N (minimális vastagság 40 m),

HV = 500, terhelés 3 N (minimális vastagság 100 m).

A Rockwell-keménységi vizsgálatot főleg a vastag, fémötvözet bevonatokhoz használják.

[153]. A szúrószerszámok különbözőek lehetnek (meghatározott átmérőjű acélgolyók vagy

gyémántgúlák) és a maximális terhelés a vizsgált anyagfajtától is függ. Ezért, ennek

különböző fokozatai (skálái) vannak: HRB a kevésbé kemény és HRC pedig a keményebb

anyagok számára. A kereskedelemben kapható Rockwell anyagvizsgáló készüléket a normál

(szabványos) eljárás szerinti munkára tervezték [pl. ISO 6508-1:2016(en) szabvány] [154].

4.4.1. Ultrahangos keménységmérés

Az ultrahangos berendezés lényegében a Vickers eljárás elvén alapul, azzal a különbséggel,

hogy a benyomódás révén kialakult felület meghatározására nem optikai megfigyelésen


59

alapuló hosszmérés és arra épülő számítás szolgál, hanem egy fizikai jellemző, a rezonancia

frekvencia változásának mérése. A berendezés elvi vázlata a 4.3. ábrán látható.

4.3. ábra Az ultrahangos keménységmérés elvi vázlata [148]

A Vickers gyémánt (1) egy magnetosztrikciós fémrudazat (2) egyik végére van rögzítve. A

rudat egy piezoelektromos átalakító (3) segítségével saját természetes frekvenciájának

megfelelő rezgésbe hozzuk, majd a vizsgálandó felületbe nyomjuk. Amint a gyémánt

szúrószerszám behatol a vizsgált anyag felületébe, a rúd rezonancia frekvenciája megváltozik.

A változás mértéke arányos a gyémánt szúrószerszám és az anyag közötti érintkezés

felületének nagyságával, ez pedig fordítottan arányos az anyag keménységével, feltételezve,

hogy a benyomódást állandó erővel hozzuk létre. Következésképpen a mérhető frekvencia-

változás (4) értékéből – megfelelő kalibrálás révén – keménységi mérőszám generálható,

amely ilymódon digitális kijelzőn (5) megjeleníthető, vagy számítógépes adatgyűjtő és

feldolgozó rendszerbe juttatható. [148].

5. A NICRBSI ÖTVÖZETEKBŐL TERMIKUS SZÓRÁSSAL KÉSZÜLT BEVONAT

MINŐSÉGÉNEK JAVÍTÁSA

60

5. A NICRBSI ÖTVÖZETEKBŐL TERMIKUS SZÓRÁSSAL KÉSZÜLT

BEVONATOK MINŐSÉGÉNEK JAVÍTÁSA

A termikus szórással készült bevonatok minőségjavításánál a két munkafázisból álló

(1. termikus szórt réteg létrehozása, 2. a szórt bevonat újraolvasztása) módszert alkalmaztam.

Az első fázisban termikus szórással (nagysebességű, vagy plazmaszórással) egy porózus

bevonat kerül a munkadarab (alaptest, szubsztrátum) előkészített felületére. A 2. fázisban egy

erre alkalmas hőforrással a bevonat újraolvasztására kerül sor. A termikus szórással készült

bevonat az alaptesthez való tapadáson alapul, vagyis nincs kohéziós kapcsolat a réteg és az

alaptest között. A NiCrBSi bevonatok adhéziós tapadását számos kutató vizsgálta és korábban

beszámoltak ezekről az eredményekről. Korábbi tapasztalataim alapján az ilyen rétegek

alkalmazásának kisebb szerepe van. A vizsgálataim során ezért arra törekedtem, hogy az

adhéziós kötésű NiCrBSi rétegek alaptesthez való kötése kohéziós kötéssé alakuljon, lehetőleg

úgy, hogy az ne híguljon fel az újraolvasztás során.

5.1. A vizsgálatok tervezése

A vizsgálataim során célul tűztem ki, hogy a termikus szórással felvitt NiCrBSi réteg

minőségét újraolvasztással javítsam. A szakirodalom számos olyan hőforrással való

újraolvasztásról számol be, amelyeket a gyakorlatban széleskörűen alkalmaznak (3.7. ábra).

A vizsgálataim tervezésénél olyan hőforrást és újraolvasztási módszertválasztottam, amelynek

alkalmazása a lehető legkisebb hőbevitel mellett jó minőségű (közel porozitás mentes és az

alaptesthez kohéziós kötésű) réteget eredményez. A szakirodalom ajánlásaival egybevágóan

én a kísérletek megtervezését az 5.1. ábrán mutatom be.



61

5.1. ábra. Vizsgálati terv

A vizsgálatoknál arra törekedtem, hogy olyan kemény réteget tudjak létrehozni, amely az

ipari gyakorlatban a járműipari alkatrészek felújításánál és az új gyártmányoknál alkalmazható,

ezért olyan NiCrBSi port választottam, amely az újraolvasztás után kb. 60 HRC keménységű

réteget eredményez. A kísérleti terv kialakításánál számos korábbi kísérletem eredményét

vettem figyelembe. A legkorábbi kísérleteim során a lánggal való újraolvasztásban szereztem

tapasztalatokat, amellyel az alapfém és a bevonat között jó minőségű kohéziós kötés hozható

létre, de a jelentős hőbevitel miatt a munkadarab erősen torzul és jelentős maradó feszültség

keletkezik. Az is figyelemre méltó, hogy az alapfém hőkezelési állapota erősen megváltozik,

a hőhatásövezet nagysága pedig erősen befolyásolja az adott alkatrész élettartamát. A döntő

kísérleti munka során olyan hőforrást alkalmaztunk, amely egy jól behatárolható felületre

sugározza a szükséges energiát. Ez a módszer a felületi technológiákhoz kifejlesztett ún.

kevertlézeres (HPMDL) lézersugaras hőforrással valósítható meg. A kísérletek tervezésénél

olyan vizsgálatokat terveztünk, amellyel egyértelműen tudjuk igazolni ennek a módszernek

a hasznosságát és a minőség javulását. Ezt az eljárást jelenleg főleg hőkezelésre használják,

ezért a NiCrBSi réteg újraolvasztására elvégzett kísérletek teljesen újszerűek, vagyis

tudomásom szerint ezt a módszert én alkalmaztuk először ilyen célra.



62

5.2. A NiCrBSi porok vizsgálata

A NiCrBSi ötvözeteket általában por alakjában használják fel. A porok készítésénél az

indukciós kemencében megolvasztott olvadékot porlasztják, majd a lehűtés és szárítás után

osztályozzák és csomagolják. A porgyártás egy nagyon fontos művelete a porlasztás, ezen

belül kiemelt szerepe van az alkalmazott porlasztó közegnek. Ehhez a művelethez, víz vagy

gázok (levegő, nitrogén és nemesgázok) alkalmazhatók. A vízzel való porlasztásnál számos

hiba jelentkezhet az előállított porban. Minden olyan cég, amely kiváló minőségű por

előállítására törekszik a porlasztáshoz gázt alkalmaz. Legjobb porminőség nemesgáz (pl.

argon) alkalmazásával érhető el. Az 5.2. ábrán olyan NiCrBSi porminőség szemcséi láthatók,

amelyek jól alkalmazhatók termikus szórásra és az azt követő újraolvasztás során pórusokban

szegény réteg alakul ki.

5.2. ábra. Termikus szóráshoz gyártott por szemcséi (Commersald 23 PSP)

5.3. ábra. Termikus szóráshoz gyártott, számos hibalehetőséget magában rejtő por (Castolin

16219) szemcséi a vizsgált 1-es és 2-es szemcse megjelölésével



63

Az 5.3. ábrán olyan por szemcséi láthatók, amelyet nem célszerű termikus szóráshoz

hozaganyagként felhasználni. Az ilyen porok más technológiákhoz (pl. a felületre szórva és

indukciós módszerrel megolvasztva) alkalmazhatók. Ezeket a porokat vízzel való porlasztással

állították elő, mivel ez jóval olcsóbb, mint pl. az argon alkalmazás

Ezt a port vegyvizsgálatnak vetettük alá és egy megfelelőnek vélt és egy hibásnak talált

szemcsét elemeztünk. A nem megfelelőnek talált por ép szemcséjének vizsgálata azt mutatta,

hogy annak összetétele majdnem tiszta Ni (az 5.4. ábra szerint 91,47 %).

5.4. ábra. Az 5.3. ábrán megjelölt 2-es mérési hely (hibás szemcse) kémiai összetétele

A 1-es mérési hely (megfelelőnek tűnő szemcse) összetétele az 5.4. ábrán látható Ni-ben

gazdag és Cr-ban szegény. A szórást követően az ilyen összetételű szemcséből biztosan nem

alakul ki a megfelelően kemény réteg. A 2. mérési helyen lévő alaktalan szemcse összetétele

még rosszabb és ez pl. alumíniumot is tartalmaz, amely a vizsgált pornak egy fémes

szennyeződése.

5.5. ábra. Az 5.3. ábrán megjelölt 2-es mérési hely kémiai összetétele



64

5.6. ábra. Egy kiemelt szemcse durva hibája

Az ilyen durva hibákat tartalmazó porból (Castolin 16219) az újraolvasztás során zárványos

bevonat alakul ki, amely a bevonattal ellátott alkatrész megmunkálása során válik láthatóvá.

5.3. A bevonatokban előforduló hibák elemzése

A megmunkálás során felszínre került nemfémes zárvány példája látható az 5.7. ábrán. Ez a

hiba olyan mértékű, hogy a jelentős költséggel előállított munkadarab használhatatlan – mivel

ez a kész szerszámfelületen van.

5.7. ábra. A bevonatban maradt nemfémes zárvány. (Marószer 4 %-os HNO3)



65

5.8. ábra. Nemfémes zárvány a bevonatban. (Marószer 3 %-os HNO3.)

Hasonlóan a megmunkálás során felszínre került zárvány látható az 5.8. ábrán, amely Al-t

és különféle oxidokat tartalmaz.

5.9. ábra. Gázzárvány a bevonatban. (Marószer 4 %-os HNO3)

Az 5.9. ábrán egy gázzárvány látható. Feltehetően a szórási művelet vagy az újraolvasztás

során került a rétegbe. Ezek a hibák mind elkerülhetők, ha a port felhasználás előtt nagyon

gondos szemcseméret, összetétel és morfológiai vizsgálatoknak vetik alá.

5.10. ábra. Repedések a bevonatban. (Marószer 4 %-os HNO3)



66

Az 5.10. ábrán olyan bevonat látható, amelyben a lézersugaras újraolvasztás során

keletkezett repedés. Ennek oka a túlzottan vastag (mintegy 1,5 mm) termikusan szórt bevonat,

továbbá az előmelegítés hiánya miatti gyors lehűlés volt. Az előzőekben négy olyan

mintadarab hibáit mutattam be, amelyek gondos anyag és a megfelelő technológia

alkalmazásával elkerülhetők lettek volna. A hibaokok tekintetében a következő

megállapításokra jutottam:

A feltárt zárványok a réteg újraolvasztásakor keletkeztek és ebben szerepe van a rossz

minőségű porok felhasználásának (5.7., 5.8. és 5.9. és 5.10. ábra).

Megfelelő minőségű szórópor felhasználásakor a zárványok a technológiai műveletek

hibás tervezésére és végrehajtására vezethetők vissza.

A hibamegelőzés érdekében megfontolandó a porok felszórás előtti metallográfiai

vizsgálatát elvégezni vagy elvégeztetni.

5.4. Lánggal szórt és lánggal újraolvasztott bevonatok vizsgálata

Az alaptest CE 45 minőségű (MSZ EN 10083-2 -2006) acélból (M1 melléklet műbizonylat

szerint) készült, 80 x 40 x 10 mm méretű próbatestek voltak. A kísérleti darabok

elkészítéséhez a MOGUL METALLIZING GmbH., Sollingen N 60-1 NiCrBSi porötvözete

(M2 melléklet műbizonylat szerint) került felhasználásra (5.1. táblázat).

5.1. táblázat. A felhasznált NiCrBSi por összetétele és jellemzői (M3 MELLÉKLET)

N 60-1

Vegyi összetétel tömegszázalékban

Cr Si B C Fe Ni

15,0 4,30 3,10 0,75 3,50 Alap

Részecske méret, μm 20…60

Olvadási hőköz °C 970...1000

Rétegkeménység, HRC 62

A téglalap szelvényű, melegen hengerelt próbatesteket korund szemcsés szórással

előkészítettük, majd 250 oC-ra előmelegítettük és az N 60-1 NiCrBSi por ötvözet

felhasználásával egy lépcsős eljárást alkalmaztunk, amikor a réteget termikus szórással (FS)

hoztuk létre és lánggal megolvasztottuk. A felület előkészítéshez célszerű 0,8...1 mm

szemcseméretű (fehér színű) elektrokorundot választani, amellyel biztosítható az optimális

felületi érdesség (Ra=2...8 µm). A korundszemcse szórással érdesített felület segíti a felszórt

por tapadását és megkönnyíti a képződött réteg olvasztását is. A 250 oC-ra előmelegített

alaptestek N 60-1 porral való felszórását és a réteg újraolvasztását egy lépésben végeztük el.



67

Az elkészült próbatestek duzzasztott perlit porba helyezve 24 h alatt hűltek le kb 30 °C

hőmérsékletre.

5.4.1. A lánggal újraolvasztott NiCrBSi bevonat szövetszerkezete

A SEM - EDXMA elemzést ZEISS MA 10 típusú SEM elektronmikroszkóppal végeztük

a Miskolci Egyetem Fémtani, Képlékenyalakítási és Nanotechnológiai Intézetének Komplex

Képelemző és Szerkezetvizsgáló (LISA) Laboratóriumában.

Az 5.11. ábrán egy LV láng-szórt és megolvasztott NiCrBSi bevonat (MOGUL N 60-1 por)

mikroszerkezete látható. A réteg vastagsága 1,5 mm. Megfigyelhető, hogy a réteg szinte

teljesen porozitás-mentes. Az N 60-1 márkajelzésű NiCrBSi porokkal felszórt és lánggal

újraolvasztott mintát SEM elektronmikroszkóppal vizsgáltuk. Az 5.11. képen látható sötétebb

részek az egyenletesen eloszló keményfázisok jelenlétére utalnak.

5.11. ábra. LV lánggal szórt és egyidejűleg olvasztott NiCrBSi bevonat. (Por MOGUL N 60-1,

Marószer 4 %-os HNO3)

5.12. ábra. LV lánggal szórt és egyidejűleg olvasztott NiCrBSi bevonat (Por MOGUL N 60-1)

átlagos vegyi összetétele



68

Az 5.12. ábrán a lánggal szórt és újraolvasztott réteg kémiai összetételének alakulását

mutatjuk be a réteg teljes metszetében. Az EDXMA elemzésnél szembetűnő a rétegek magas

Cr tartalma, amely a kemény fázisok jelenlétére utal.

Az 5.13. ábra lánggal szórt és egyidejűleg megolvasztott NiCrBSi bevonat

mikroszerkezetét mutatja be. A világos rész egy dendrites szerkezetű Ni szilárd oldat;

a sötétebb egyenletesen eloszló, nagy Cr-tartalmú keményfázis. Az EDS elemzésnél

szembetűnő a rétegek magas Cr tartalma, amely a kemény fázisok (krómkarbidok és

krómboridok, főleg Cr7C3 és CrB) jelenlétére utal. Ez a vizsgálat megerősíti a irodalmi

hivatkozásokban közölt eredményeket, amelyek szerint a Ni-mátrixban elhelyezkedő

keményfázis szigeteket különféle komplex karbidok és boridok alkotják. A réteg

újraolvasztásánál jelentős szerepe van a hőbevitelnek, amelyet az oxigén-acetilénégő helyes

megválasztásával és a láng pontos beszabályozásával tudunk elérni. Amennyiben túl kicsi

a hőbevitel akkor a réteg nem, vagy részlegesen olvad meg és nem alakul ki megfelelő kötés

az alapfémmel.

5.13. ábra. LV lánggal szórt és egyidejűleg megolvasztott NiCrBSi bevonat (Por MOGUL N

60-1, marószer 4 %-os HNO3)

Az 5.14. ábrán 2000x-os nagyításban látható ez a réteg, amelyben a különféle komplex

karbidok és boridok sötét színűek. A túl nagy hőbevitel a réteg alapfémmel való felhígulását

eredményezi, ami az alkatrész használhatóságát korlátozza (pl. nem érjük el a kívánt

kopásállóságot).



69

5.2. táblázat. LV lánggal szórt és egyidejűleg megolvasztott NiCrBSi bevonat (Por MOGUL N

60-1) vegyi összetétele az 5.13. ábra szerint megjelölt helyeken

Vizsgált fázis

(K = Kɑ

sugárzás)

Átlag 1-es

terület

2-es

terület

3-as

terület

4-es

terület

5-ös

terület

t %

BK 0,53

C K 1,23 5,68 4,65

AlK 12,34

SiK 5,00 6,43 13,21 0,19 0,36 19,41

PK 0,69

CaK 0,82

TiK 0,90

CrK 17,98 5,62 3,03 83,53 76,30 29,78

FeK 4,25 5,24 1,84 1,58 3,79 2,23

NiK 72,77 82,71 81,93 4,92 13,87 29,19

Összes 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

5.5. Kis sebességű (LV) és nagysebességű (HVOF) szórással felvitt és CO2

lézersugárral újraolvasztott NiCrBSi bevonatok vizsgálata

5.5.1. Próbatestek készítése kis- és nagynagysebességű szórással

Az alaptest CE 45 minőségű (MSZ EN 10083-2 -2006) acélból (M3 melléklet műbizonylat

szerint) készült, 50 mm átmérőjű 300 mm hosszú próbatestek voltak, amelyek 0,8 mm

szemcseméretű korunddal lettek érdesítve. A felhasznált acél próbatest összetételét a

gyártóműi bizonylat alapján az 5.3. táblázat tartalmazza. A kísérleti darabok elkészítéséhez az

UTP UB – 2560 (M4 melléklet műbizonylat szerint) és UB - 2760 (M5 melléklet műbizonylat

szerint) NiCrBSi porötvözetet került felhasználásra (5.4. táblázat). A termikus szórás az UTP

UB-2560 por esetében UNI-SPRAY-YET kissebességű, míg az UTP UB-2760 esetében

Metco 5P jelű nagysebességű szórópisztollyal történt, a táblázat szerinti beállítási értékek

mellett. A termikus szórást szórókabinban végeztük a forgató készülékbe befogott előkészített

alaptest lassú forgatása közben (40 forulat/min)

5.3. táblázat. A próbatesthez használt acél vegyi összetétele (M1 MELLÉKLET)

Az acél

minősége

Összetétel tömeg %-ban Keménység, HV

C Mn Si Normalizált Nemesített

CE 45 0,45 0,60 0,30 200…235 480…515



70

5.4. táblázat. A felhasznált NiCrBSi por vegyi összetétele és jellemzői(M5 MELLÉKLET)

UTP UB - 2760

Összetétel [%]

Cr Si B C Fe Ni

15,0 4,40 3,20 0,75 3,50 Alap

Részecske méret, μm 40 – 60

Olvadási hőköz, °C 964…1003


5.5. táblázat A kis-, ésnagysebességű szórás jellemzői

Jellemzők Beállított értékek

A szórópisztoly típusa Metco 5P UNI-SPRAY-

YET

Propán C3H8) nyomása, bar 3,5 -

Propán mennyiség, l/min 11,0 -

Acetilén nyomása, bar - 2,0

Acetilén mennyiség l/min - 8,0

Oxigén nyomása, bar 4,5 2,5

Oxigén mennyiség, l/min 16 12

A szállított pormennyiség, g/ min 65 50

Szórási távolság, mm 180 180

Szórási sebesség, m/s 450 200

A szórópisztoly haladási sebessége, mm/s 6 5

5.14. ábra LV lánggal szórt NiCrBSi bevonat. (Marószer 4 %-os HNO3)



71

Az 5.14 ábrán egy LV láng-szórt NiCrBSi bevonat (por UB - 2560) mikro-szerkezete

látható. A réteg vastagsága 1,1 mm. Megfigyelhető, hogy a réteg porozitása jelentős (kb.15

tf.%) és a szórt rétegekre jellemző egyenetlen réteges szerkezet.

Az 5.15. ábrán egy HVOF láng-szórt NiCrBSi bevonat (por UB - 2760) mikro-szerkezete

látható. A réteg vastagsága 1,0 mm. Megfigyelhető a réteg jóval kisebb porozitása (kb. 5 tf.%).

A nagysebességű (HVOF) lángszórással készült bevonatok egyenletesebb és finomabb

szerkezetűek, de, ennél is a szórt rétegekre jellemző egyenetlen réteges szerkezet látható.

5. 15. ábra HVOF lánggal szórt NiCrBSi bevonat. (Marószer 4 %-os HNO3)

5.5 2. A szórt réteg újraolvasztása CO2 lézersugaras hőforrással

A nagysebességű termikus szórással felvitt NiCrBSi bevonatok újraolvasztására a Bay ATI

Intézetben lévő TRUMF TLC 105 P=5 kW teljesítményű CO2 lézersugaras berendezéssel

került sor. A forgácsolással előkészített 200 mm hosszú és 60 mm átmérőjű próbatestek

szemcseszórással előkészítve és 250 oC hőmérsékletre előmelegítve kis- és nagysebességű

szórással, UTP UB 2560 és UTP UB 2760 jelű NiCrBSi porral felszórva kerültek

újraolvasztásra.

5.6. táblázat. A CO2 lézersugaras berendezés próbatest készítésnél alkalmazott beállításai

Frekvencia

f, Hz

Impulzusidő

tp, µs

Előtolási sebesség

ve, mm/s

Fókusz átmérő

df, mm

1500 20 2 3



72

Az újraolvasztási kísérletek után az elkészült darabokon a megfelelő darabolás és

előkészítés után mikrokeménység mérésre és pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatokra

került sor.

16. ábra LV FS lángszórással készült és lézersugárral megolvasztott szórt NiCrBSi bevonat

mikro-szerkezete (Marószer 4 %-os HNO3)

A vizsgálatok során megállapítást nyert, hogy a CO2 lézersugaras hőforrást alkalmazva az

újraolvasztási művelethez tömör, kohéziós kötést eredményező bevonat létrehozására van

lehetőség.

5.17. ábra HVOF FS lángszórással készült és lézersugárral megolvasztott szórt NiCrBSi bevonat mikro-

szerkezete (Marószer 4 %-os HNO3)

Ugyanakkor megállapítottam az is, hogy nagyobb hőbevitelnél a réteg alapanyaggal való

felhígulása következik be. A lézersugár kis átmérője (3 mm) nem teszi lehetővé a nagyobb

sávszélességű újraolvasztást. Az 5.16. és 5.17. ábra lézersugárral újraolvasztott NiCrBSi



73

bevonatok szerkezetét mutatja be. A világos rész egy dendrites szerkezetű Ni szilárd oldat; a

sötétebb egyenletesen eloszló nagy Cr-tartalmú eutektikus keményfázis.

Az EDS elemzésnél szembetűnő a rétegek magas Cr tartalma, amely a kemény fázisok -

krómkarbidok és boridok (főleg Cr7C3 és CrB) - jelenlétére utal. Mindkét NiCrBSi por

összetétele megegyezett, csupán a szemcseméret változott (nagysebességű szórásnál nagyobb

méretű szemcsék szükségesek), ezért a szövetképek is hasonlóak. Az 5.17. ábrán látható, hogy

a szórt réteg újraolvasztása során jelentős felhígulás volt tapasztalható a réteg és az alaptest

határán. Ebből az a következtetés vonható le, hogy a lézernyaláb energiaszintjét csökkenteni

kell annak érdekében, hogy az alapptest anyagakevésbé olvadjon meg. Az 5.17. ábra késztetett

arra, hogy olyan lézersugaras hőforrást alkalmazzunk, amelynél a sugárnyaláb intenzitása

jobban és szélesebb határok között szabályozható.

5.5.3. A termikusan szórt és az újraolvasztott bevonat mikrokeménység vizsgálata

A mikrokeménység vizsgálatokat az EN-ISO 6507 szabvány szerint végeztük Mitutoyo

MVK-H1 típusú készülékkel, Vickers szerint, 1 N terhelés mellett.

5.18. ábra. A mikrokeménység-mérés eredményei UB5 2560 jelű NiCrBSi ötvözettel szórt és

megolvasztott bevonatban, a felülettől az alapfém felé haladva

A szórt és lézersugárral újraolvasztott bevonatokban mért Vickers mikrokeménység értékek

az 5.7. táblázatban kerültek összefoglalásra és azok az 5.18. és 5.19. ábrán láthatók. A

mikrokeménység méréseket a termikus szórással felvitt és a lézersugárral újraolvasztott

bevonatokon végeztük 1 N terhelés mellett a felülettől az alapfém felé haladva.



74

5.7. táblázat. Vickers mikrokeménység vizsgálati eredmények

Mérési

hely

(0,1 mm)

Próbatest No. 005 Próbatest No. 007

Por: UB 5 - 2560 Por: UB 5 - 2760

C2H2-O2

lánggal szórt

Lézersugárral

olvasztott

HVOF eljárással

szórt

Lézersugárral

újraolvasztott

Vickers mikrokeménység; Terhelés 1 N

1,0 531 625

0,9 534 639

0,8 509 586 621 590

0,7 492 584 615 578

0,6 493 580 605 583

0,5 500 563 595 578

0,4 517 592 590 572

0,3 525 565 597 567

0,2 491 459 593 602

0,1 495 422 589 577

0,0 285 289 284 408

-0,1 282 286 280 289

-0,2 256 259 279 268

-0,3 234 248 253 266

-0,4 227 224 250 255

-0,5 232 237 247 253

-0,6 245 247 254 255

5.19. ábra. A mikrokeménység mérés eredményei UB5 2760 jelű NiCrBSi ötvözet esetében



75

5.5.5. A bevonat fázisösszetételének vizsgálata

A fázisazonosítást detektor oldali monokromátorral ellátott Philips PW 1830 típusú röntgen-

diffraktométerrel végeztük a Miskolci Egyetem Fémtani, Képlékenyalakítási és

Nanotechnológiai Intézetének Komplex Képelemző és Szerkezetvizsgáló (LISA)

Laboratóriumában. A vizsgálati paraméterek az alábbiak voltak: 40 kV csőfeszültség, 30 mA

csőáram; CuKα röntgensugárzás; 0,05° lépésköz (Δ2Ѳ); 10 s gyűjtési idő.

5.19. ábra. XRD vizsgálat eredményei

A röntgendiffrakciós fázisazonosítás kimutatta, hogy a Ni fázis reflexiói el vannak tolódva,

aminek oka a fázis oldott ötvöző tartalma. Az 5.19. ábrán látható (N 60-1 jelű NiCrBSi por

felhasználásával készült) bevonaton a Ni és Ni3B fázisok mellett megjelenik a króm-borid két

módosulata, a zeta-CrB és a Cr2B is. Az XRD elemzés feltárja a jelentős mennyiségű

lehetséges fázisok összetételét a megolvasztott NiCrBSi bevonatban. A bevonatban lévő Ni,

Cr, Fe elemek periódusos rendszerben is látható közelsége nehezíti a szövetszerkezet pontos

összetételének meghatározását. Végül is az EDS és XRD vizsgálatok azt mutatják, hogy az

újraolvasztott Ni-alapú bevonatokban a Ni-mátrixban (Cr,Fe)7C3, CrB, és Ni3B, (Cr,Fe)7C3,

CrB, és Ni3B összetételű kemény vegyületfázisok figyelhetők meg.

5.5.6. A vizsgálatok eredményeinek összefoglalása, következtetések

Az 5.19. ábrán kissebességű (LV) szórással felvitt (UTP UB-25609 és nagysebességű

(HVOF) szórással felvitt, majd lézersugárral újraolvasztott bevonat került elemzésre.



76

A vizsgálati eredményekből az alábbi következtetéseket vonom le:

• A lánggal megolvasztott bevonatban egy finom, egyenletes eloszlású kemény fázis jelenléte

figyelhető meg.

• A vizsgálatok azt mutatják, hogy a lánggal történt újraolvasztás elősegíti a dendrites

mikroszerkezet kialakulását és jelentős mértékben csökken a bevonat porozitása.

• A bevonat lánggal történő megolvasztása lehetővé teszi a tömörebb, és finomabb szerkezetű

és repedésmentes bevonatok kialakítását.

• A réteg lánggal végzett újraolvasztásakor a hőbevitel minél alacsonyabb szinten tartására,

továbbá a munkadarab lassú lehűtésére kell törekedni.

• A megolvasztott bevonatban különféle kemény vegyületfázisok figyelhetők meg, melyek Ni-

mátrixban (Cr, Fe)7C3, CrB, Ni3B(Cr, Fe)7C3, CrB, és Ni3B összetételűek.

5.6. Nagysebességű szórással felvitt és kevert lézerrel újraolvasztott NiCrBSi

bevonatok vizsgálata

A korábbi vizsgálatokból az a tapasztalat vonható le, hogy a szórt NiCrBSi réteg a lánggal

végzett újraolvasztás során jelentős hőbevitellel jár és az alaptest túlhevül. kisebb darabok

esetén – pl. az alkalmazott 80x40x10 mm méretű próbatest közel a por olvadási hőközére (960

– 1000 oC) hevült. Ez a munkadarab teljes keresztmetszetében szövetszerkezet teljes

megváltozását eredményezte. A CO2 lézersugaras újraolvasztás során nem ttudtuk

megfefelelően beszabályozni a sugárnyaláb energiáját – ezért az újraolvasztott réteg

felhígulását tapasztaltuk. Ennnek a hőforrásnak az alkalmazása során az újraolvasztott bevonat

nagyon tömör és a felület teljesen sima volt. Ennek ellenére felmerült azaz igény, hogy olyan

lézersugárforrást találjunk ahol nagyobb fókuszfelületen a hőbevitel jól szabályozható. Így

jutottunk el a kevert lézersugaras (LMD) hőforráshoz.

5.6.1. Próbatestek készítése a további vizsgálatokhoz

A kevertlézeres újraolvasztási technológia első kísérleteihez olyan alaptestet választottam,

amely lehetővé teszi a széles olvasztási sávban való műveletet. Az olvasztási körülményeknek

jobban megfelel az 5.20. ábra szerinti lapos próbatest alkalmazása. Ezt a próbatest típust az

LMD lézersugaras hőforrás szakértőjével konzultálva alakítottuk ki.



77

5.20. ábra. Az újraolvasztáshoz tervezett C45E anyagú alaptest (M2 MELLÉKLET)

5.6.2. Felületi érdességvizsgálat

Az (EN ISO 4287 és EN ISO 16610-21) szabványok figyelembevételével két darab

300x40x10 mm méretű próbatestet választottunk ki, amelyeknek egyik, 300x40 mm méretű

felületén a szemcseszórást elvégeztük. A szemcseszórással előkészített felület

érdességvizsgálatát Mitutoyo SURFTEST SJ 410 készülékkel mértük (5.21. ábra).

5.8. táblázat. Az érdességvizsgálat eredményei

Próbatest

száma

Érdesség-

vizsgálati

jellemző

Érdességi

érték [µm]

Próbatest

száma

Érdesség-

vizsgálati

jellemző

Érdességi

érték [µm]

No15 Ra 6,95

12 Ra 7,1

Rq 8,80 Rq 9,1

Rz 58,64 Rz 56,9

5.21. ábra. Felületi érdesség vizsgálat a szemcseszórt felületen



78

Az elvégzett érdességvizsgálatok eredményeit az M4 sz. melléklet tartalmazza. Az

érdességvizsgálat a szemcseszórást követően 30 min-on belül történt meg. Az érdességmérés

után a próbatestek érdesített felületének termikus szórását azonnal elkezdtük és 1 órán belül

befejeztük.

5.6.3. A felhasznált por SEM vizsgálata

A NiCrBSi porok közül a 60 HRC értéket meghaladó keménységű réteget adó port

választottam ki, amelynek jellemzőit az 5.9. táblázatban foglaltam össze.

5.9. tábláza.t A felhasznált NiCrBSi por vegyi összetétele és jellemzői (M6 MELLÉKLET)

Niborit 6-P*

Összetétel tömegszázalékban

Cr Si B C Fe Ni

16,93 4,40 3,70 0,9 3,82 Alap

Részecskeméret, μm 15 - 63

Olvadási hőköz, °C 964...1150


*Powders of Böhler-UTP GmbH. Bad Krozingen, Deutschland

A vizsgálatokhoz a Metco szóróberendezéshez igazodva a Niborit 6-P jelű por került

kiválasztásra, amelynek vegyi összetételét az 5.9. táblázat tartalmazza. A port pásztázó

elektronmikroszkóppal vizsgáltuk és 2 db szemcsét kiválasztva mértük azok átmérőjét (17,58

és 46,11 µm). Vizsgáltuk a por átlagos vegyi összetételét (5.22. ábra). Megállapítást nyert,

hogy mind a Cr, mind a Si tartalom eltér ugyan az 5.9. táblázatban megadott értékektől, de az

eltérés nem jelentős. A vizsgált por szemcséi gömb alakúak, tömörek és nincsenek töredezett,

meghatározatlan alakú szemcsék benne, ez az 5.23. és 5.24. képeken is megfigyelhető.

5.22. ábra. A A vizsgált Niborit 6-P por átlagos vegyi összetétele.



79

5.23. ábra. Niborit 6-P NiCrBSi por szemcséi.

5.24. ábra. Niborit 6-P NiCrBSi por szemcséi

5.6.4. Termikus szórás nagysebességű eljárással

Az előkészítést követő érdességvizsgálat után a próbatestek termikus szórása

nagysebességű (HVOF) szórással (a táblázatban feltüntetett jellemzők mellett) 1 h-n belül

elkezdődött és 2 h-n belül befejezésre került. A próbatestek szórása (5.25. ábra) az erre

rendszeresített szórókabinban történt, amelyben a nemkívánatos égéstermékek (füstgázok)

elszívása a szórás művelete alatt folyamatos volt.



80

5.9. táblázat. A nagysebességű szórás jellemzői

Technológiai adatok Beállított értékek

A nagysebességű szórópisztoly típusa Metco 5 P

Propán (C3H8) nyomása, bar 3

Propán mennyiség, l/min 62

Oxigén nyomása, bar 5,5

Oxigén mennyiség , l/min 240

A szállított pormennyiség, g/ min 60

Szórási távolság, mm 180

Szórási sebesség, m/s 450

A szórópisztoly haladási sebessége, mm/s 10

5.25. ábra. Próbatestek készítése nagysebességű szórással

5. 26. ábra A próbestek szórásához használt robot és szórókabin



81

5.27. ábra. Az elkészült próbatestek

A szórás művelete alatt minden próbatest 300 x 40 mm-es felületén a felvitt réteg

vastagsága 450+10 µm értéken belül volt. Az elkészült próbatestek egy, a munkadarabok

tárolására szolgáló asztalon hűltek le (5.27. ábra). A lehűlést követően a további műveletig

azok becsomagolásra kerültek.

5.6.5. A termikus szórással készült próbatestek szórt rétegének újraolvasztása

Figyelembe véve, hogy ilyen módszerrel NiCrBSi réteg újraolvasztására nem volt

gyakorlati tapasztalat, ezért az újraolvasztás tervezésénél és a technológiai jellemzők

beállításánál főleg a korábbi hőkezeléseknél (pl. felületi edzésnél) alkalmazott értékek

kerültek beállításra, figyelembe véve az adott NiCrBSi réteg olvadási hőközének felső

hőmérsékletét.

5.28. ábra. A szórt réteg újraolvasztása Fanuc robotra szerelt kevert lézeres hőforrással

Az újraolvasztási művelet alatt 2 db próbatest (7. és 8. számú) 250 oC-ra történő

előmelegítése jól szabályozható villamos fűtésű kemencében történt 20 oC-ról 254

oC-ra, 1 h

alatt kb. 4 oC/min megközelítőleg sebességgel.



82

5.29. ábra.A próbatest előmelegítésére szolgáló villamos fűtésű kemence

Az újraolvasztási művelet a termikus szórást követően 24 h-n belül megkezdődött és kb 4 h

alatt befejezésre került. A termikus szórással felvitt rétegek újraolvasztása 20 és 40 mm széles

rétegek újraolvasztásával kezdődött.

5.11. táblázat. A próbatestek elkészítésénél felvett adatok

A

próbatest

száma

A lézersugár

beállított

teljesítmény

szintje

W

Szkennelési Az

újraolvasztás

megkezdése

előtt eltelt idő

w

s

Előmelegítési

hőmérséklet oC sebesség

mm/s

sávszélesség

mm

No1 1150 [oC] 2 20

No2 3000 2 20

No3 2750 2 20

No4 5500 2 40

No5 5500 2 40 0,15

No6 5500 2 40 0,3

No7 5500 3 40 0,3 250

No8 5500 2 40 0,3 250

No9 4000 3 20 0,3

No10 5500 4 20 0,3

No11 5500 5 20 0,3

No12 5500 6 20 0,3

No13 5500 7 20 0,3

No14 5500 8 20 0,3

No15 HVOF termikus szórással készült és nem újraolvasztott

No16 5500

lánggalolvaszt

ott

5 40

No17 5500 3,5 40 0,3 250



83

Az újraolvasztás során a próbatestek tervezésénél figyelembe vettem, hogy legyen

összehasonlítási alap a termikusan szórt, lánggal és a kevert lézersugaras hőforrással

újraolvasztott darabok között. Az No 16 és No17 jelű próbatestek később kerültek

újraolvasztásra Ezeket nem vizsgáltuk. A kiválasztott 14 újraolvasztási kísérlet tapasztalatait a

következőkben összegzem:

az újraolvasztáshoz alkalmazott lézersugaras hőforrás messzemenőkig alkalmas a

felszórt NiCrBSi réteg újraolvasztására,

a bevonat újraolvasztásához a szükséges szélesség méretben (0...10 mm x 10...70 mm)

beállítható az a fókuszfelület, amelyben az újraolvadás megtörténik,

a próbatest előmelegítése nagymértékben segíti a réteg újraolvasztását, de a

szükségesnél jóval nagyobb újraolvasztási hőbevitel beállítása (8 jelű próbatest) nincs

jó hatással a felület minőségére,

a korábbi tapasztalatokkal ellentétben, a réteg jelentős keménysége ellenére sem

keletkeztek repedések,

az adott próbatest jellemzőit (C45E minőségű acél, 300 mm x 40 mm x 10 mm

próbatest méret) és a 450 µm rétegvastagságot figyelembe véve az előmelegítésnek

a réteg felületének minőségére nincs különösebben értékelhető szerepe.

5.30. ábra. Az újraolvasztási művelet figyelemmel kísérése külső monitoron

A réteg újraolvasztása egy erre a célra rendszeresített kabinban történt. A technológiai

folyamat egy külső helyről szemlélhető monitoron követhető (5.30. ábra). Az újraolvasztott

próbatest felületének hőmérséklete az újraolvasztás után 30 s-mal 75 oC volt. Az adott

felületre fókuszált (20 x 2 mm és 40 x 6 mm) kevert lézersugár által keltett hőenergia döntő

része csak a réteg megolvasztására fordítódott, az acél alaptest nem hevült fel olyan mértékben,

hogy az eredeti hőkezelési állapot megváltozott volna.



84

5.31. ábra. A lézersugaras újraolvasztás folyamatának figyelemmel kísérése külső monitoron.

A próbatest készítése: Balra a beállított olvadási hőmérséklet, jobbra a száloptikával

csatlakoztatott lézerfej működés közben

5.32. ábra. A próbatest ellenőrzése az első hat újraovasztási kísérlet után

5.6.6. A termikusan szórt és az újraolvasztott bevonatok keménysége

Az újraolvasztási kísérletek és a próbatestek kb. 20 oC-ra való lehűlése után minden

újraolvasztott sávon ultrahangos keménységmérővel 3–3 mérést végezve és azokat átlagolva

ellenőriztük a felületi réteg keménységét.

5.33. ábra. Keménységi értékek mérése ultrahangos keménységmérővel



85

5.12. táblázat. A próbatesteken mért keménységi értékek

Próbatest

olvasztási sáv

Mért keménységi értékek, HRC

1. mérés 2. mérés 3. mérés Átlag

keménység No0* 59,4 59,7 60,2 59,8

No1 61,3 60,3 61,2 60,9

No2 60,7 61,2 60,4 60,8

No3 61,3 60,8 61.5 61,2

No4 62,4 60.9 60.7 61,3

No5 61,7 61,9 62.3 62,0

No6 60,9 61,3 60,8 61,0

No7 61,4 62,2 62,4 62,0

No8 60,8 61,3 60,7 60,9

No9 61,3 60,8 61,2 61,1

No10 60,6 60,9 61,4 61,0

No11 59,9 61,2 60,7 60,6

No12 60,5 60,9 61,3 60,9

No13 60,7 61,1 61,4 61,1

No14 61,3 60,9 61,2 61,1

No15 59,8 60,9 58,9 59,9

No16 61,4 60,3 61,7 61,1

59,4 59,7 60,2 59,8

*Megjegyzés: Az No15 jelű termikus szórással készített próbatest nem került további

újraolvasztásra, mivel ez a későbbiekben összehasonlítási alapul szolgált.

A mért keménységi értékekből messzemenő következtetést nem lehet levonni, viszont

megállapítható, hogy legmagasabb keménységet a 7. próbatestnél végzett mérés adta, ennek a

felülete volt az, amelyiknek kimagaslóan egyenletes a felülete. Az No.0-s termikusan szórt és

a lánggal megolvasztott felületi rétegeknél kisebb keménység mérhető, az eltérés nem

szignifikáns.

5.6.7. A bevonat szövetszerkezetének vizsgálata optikai fénymikroszkóppal

A vizsgált próbadarabokból mintát vettünk, amit kétkomponensű hidegen kötő gyantába

ágyaztuk. A minták felületét mechanikusan csiszoltuk SiC csiszolópapírral, majd a mintákat

políroztuk 3 majd 1 µm-es gyémánt pasztával. A felületet először kovasavval marattuk, ami



86

réteg mikroszerkezetét tette láthatóvá. A mikroszerkezet az 5.33. ábrán látható. A kovasavas

maratás előnye, hogy differencia interferencia kontraszt alkalmazásával is tanulmányozhattuk

a fázisokat, ami a morfológia megismerésében jelentős segítséget ad. A felvételeket Zeiss

AxioImager M1m mikroszkóppal készítettük. A mikroszkóp számítógép vezérelt

tárgyasztallal működik, ami lehetőséget ad mozaikképek elkészítésére. Ezzel nagyobb terület

dokumentálható azonos nagyításban, mind klasszikus felvételekkel. A kovasavat szilkagél

vízben történő oldásával készítettük. Az elegy 50-50 rész szilikagél víz felhasználásaával

készült.

5. 33. ábra. Az No8 minta rétegéről készült felvételek. A felső kép a teljes réteget mutatja. Az

alsó két kép a felszín közeli intermetallikus vegyületeket tartalmazó rétegben készült. A bal

oldali kép világos látótérben, a jobb oldali differencia interferencia kontraszttal.



87

A kovasav nem tette láthatóvá az acélhordozó alapszövetét. Ezt a réteg mikroszerkezetének

dokumentálása után 2%-os nitalban történő maratással tettük láthatóvá a felület mechanikus

kezelése nélkül. A szövetszerkezetre példát az 5.34. ábra mutat.

A Nital-ban történt maratás nem módosította a réteg mikroszerkezetét, azonban az

alapszövet jól elkülönülő zónákra osztható. Hogy ez tanulmányozható legyen, ebben az

esetben is mozaikképeket készítettünk.

A rétegtől távol látható az alapszövet, ami perlitet körülvevő ferrithálóból áll. A felülethez

közeledve egy fokozatosan finomodó szövetszerkezetet látunk, amiben jól kivehető a ferrit

jelenléte. Ez a hőhatást tekintve az a zóna, ahol részlegesen történt meg az ausztenitesedés, a

ferrit nem, vagy csak egy hányada ausztenitesedett, majd a gyors lehűlés következtében

visszaalakult. Ezt követi egy közepes szemcseméretű perlites zóna, ahol a ferrit alig kivehető.

Ez a zóna már teljesen ausztenitesedett, és a gyors hűlés miatt vagy nem alakult ki a ferrit

teljes egészében, vagy nagyon apró szemcsékben látható. A réteg mellett, a legmagasabb

hőmérsékletűzónában töb helyen újra vékonyan meglátjuk a ferrithálót, ami nagyobb

nagyításban Widmanstätten jelleget mutat a gyors lehűlés következtében.

5. 34. ábra. Az No8 minta hőhatáövezetéről készített mozaikfelvétel. Maga a hőhatásövezet jól

kivehető a felvételen, és annak két része, a részegesen és a teljesen ausztenitesedett része.

A zónák ismeretében már meg lehet mérni a hőhatásövezteben tapasztalható

keménységértékeket. Ezt Wolpert Tukon 2100b erőterheléses keménységmérő berendezéssel

mértük 1kg terheléssel, Vickers gúlával. Mindegyik említett zónában mértük a keménységet, a

felülethez legközelebb eső vékony réteget kivéve, hogy mennyire változott meg a keménység

az alapszövethez képest. A keménységméréskor követtük a szabvány előírásait.



88

5. 35. ábra. Hőhatásövezetek jellege a réteg körül. Bal oldalon az No8 minta, jobb oldalon az

No1 minta mikroszerkezete látható. A ferrit felszaporodása figyelhető meg (Cr diffúzió?). Az

No8 esetében a szemcsehatáron láthatók a ferritszemcsék, amíg No8 esetében a ferritháló

Widmantätten jellege figyelhető meg.

5.6.8. Képelemzés

A képelemzés a látvány számszerű jellemzése. A képelemzéshez képet készítünk digitális

képalkotó eszközzel, ami esetünkben a mikroszkóp kamerája. Ez után a képek elemzéshez

történő elkészítése következik, amikor szürkeárnyalatú képet készítünk és képátalakítással

igyekszünk az elemzendő részletet kiemelni. A szegmentálással elválasztjuk a kiemelt

részeket a kép többi részétől. Ha a szegmentálás nem tökéletes, akkor célszerűen alkalmazott

képátalakításokkal korrigálható. Ezzel egy un. bináris képet kapunk, amin a kiemelt rész

látható csak. Ez után következik a mérés, ahol a képi jellemzőket számokkal leírjuk.

Természetesen a képelemzés nem öncélú, ezért a számszerű információkat értékeljük a látvány,

a feladat szempontjából.

A hőhatásövezet jellemzése a mikroszkópi képek és a keménységmérés eredményei alapján

teljeskörűen elvégezhető, így a képelemzéssel a rétegre koncentrálunk. A réteg egy vékony

ferrit sávval érintkezik az alapfémmel, amiből dendritesen növekszik a ferrit a réteg felülete

felé. Ez a vas alapanyag rétegbe keveredésével magyarázható. Ezt egy diffúziós zóna követi,

ahol a ferrit dendritek mellett kevés intermetallikus fázis található a rétegben. A ferrit

dendritek végig megtalálhatók minden sávban. Kezeléstől függően durvább illetve finomabb

intermetallikus fázisok találhatók meg a diffúziós zóna fölött.

A fenti leírásból látható, hogy a rétegek felépítése egy sémát követ, és azonos fázisokból

épül fel. Így ha réteget akarom jellemezni, akkor a fázisok finomsága, a szerkezet jellemző

mérete az egyik kulcs paraméter. Ahogy írtam, a ferrit dendritek minden réteg minden

zónájában megtalálhatók. Világos fázis, így a környezetétől könnyen elválasztható 5.36 ábra.

Jellemzésére a szekunder dendritág mérés az elfogadott, aminek ismeretében akár a lehűlési



89

viszonyoka is lehet becslést adni, nem csak a réteg tulajdonságaira. Érdekes a réteg vastagsága,

ennek mérése egyszerű feladat, csak a növekvő dendriteket kell kiszűrni az elemzésből és az

érték egyszerűen megmondható 5.37. ábra.

A beolvadás erősségére információt kapunk a réteg és az alapfém határának hosszából,

aminek meghatározásában a ferrit réteg ugyancsak nagy szerepet játszik. A réteg így

árnyalatában jól elválasztható az alapfémtől. Természetesen önmagában a hossz nem ad

információt, csak a vizsgált szakasz hosszához viszonyítva. Így képeztem egy hányadost, ami,

ha egy, akkor nem történt számottevő beolvadás. Egytől nagyobb számot kapva azonban az

alapfém és a réteg annál jobban keveredett 5.38. ábra.

4.36. ábra. A ferrit dendritek szekunder ágtávolságának mérésének értelemzése az No1

mintadarabon.

5.37. ábra. A ferrit réteg vastagságának mérése. Baloldali kép MA3 minta, jobb oldali kép

No5 minta.

λ2

λ2 λ2



90

5. 38. ábra. A réteg és az alapfém határának meghatározása. Jobb oldali kép MA2 minta, bal

oldali kép No14 minta.

5.6.9. Pásztázó elektronmikroszkópos (SEM) vizsgálatok

A pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatokat - SEM - EDXMA elemzést ZEISS MA 10

típusú SEM elektronmikroszkóppal végeztem a Miskolci Egyetem Fémtani,

Képlékenyalakítási és Nanotechnológiai Intézetének Komplex Képelemző és

Szerkezetvizsgáló (LISA) Laboratóriumában, az 5.5. fejezetben leírtakhoz hasonlóan.

Az 5.39. ábrán a kísérletekhez felhasznált (UTP-Böhler Niborit P-6 márkajelű por) SEM -

elemzése látható. A kísérleteknél használt NiCrBSi por a korábban használt MOGUL N 60-1

márkajelű por más cég által gyártott alternatívája.

5.40. ábra A UTP-Böhler Niborit P-6 márkajelű por összetétele

A vizsgált por összetétele nagyon kis mértékben tér el a gyártó által szolgáltatott

műbizonylaton szereplő értékektől (M2. melléklet). A korábbi morfológiai és kémiai

összetétel vizsgálatok alapján ez a por a további kísérletekhez megfelelő.



91

5.13. táblázat. Az No15 jelű termikusan szórt próbatest

A

próbatest

száma

A lézersugár

beállított

teljesítmény

szintje

W

Szkennelési Az újraolvasztás

megkezdése

előtt eltelt idő

s

Előmelegítés

i

hőmérséklet

oC

sebesség

mm/s

sávszélesség

mm

No.15 HVOF termikus szórással készült és nem újraolvasztott

Az No15 számú, az 5.9. táblázatban feltüntetett paraméter beállítások alkalmazásával a

nagysebességű szórással felvitt NiCrBSi bevonat szórt szövetének szerkezete az 5.40. ábrán

látható. A réteg és az alaptest kötése a szórt rétegekre jellemzően adhéziós jellegű és

porozitástól (üregektől) nem mentes. Az 5.41. ábrán a szórt rétegben lévő néhány hibajet

megjelőltünk.

5.41. ábra. Nagysebességű szórással készített NiCrBSi réteg C45E alapanyagpon. Por Böhler

Niborit. (Marószer 4 %-os HNO3,)

Az 5.41. ábrán látható termikusan szórt mintadarab mikroszkópi képe alapján egyértelmű

feladatnak tűnik az ilyen bevonatok minőségének javítása.A további vizsgálatok során

megmértük a réteg átlagos vastagságát, amely az 5.41. ábrán látható próbatestnél 433 µm volt.

5.42. ábra. Rétegvastagság mérés a szórt rétegben. (Marószer 4 %-os HNO3,)



92

A további vizsgálatok az alapanyagból kiindulva, a szórt réteg összetételének vonal menti

változása az 5.43. ábrán láthatók. A CE 45 alapanyag és bevonat között a kötési zónában egy

éles határvonal jelenik meg, ez azt mutatja, hogy a kötés teljes mértékben adhéziós jellegű.

5.43. ábra. Szórt réteg minta0-line 700x 1 vonalmenti elemzés (Marószer 4 %-os HNO3,

N = 700x)

5.44. ábra. A termikus szórással készült próbatest alapanyag réteg határa. (Marószer 4 %-os

HNO3)

Az 5.44. ábrán a C45E alapanyag és a szórt réteg kötési zónája látható hozzávetőlegesen

1000x-es nagyításban. A kötési zóna egy részlete az 5.45. ábrán látható. Az ábrán

megfigyelhető, hogy a határvonaltól balra a NiCrBSi ötvözetre jellemző ötvözők (Ni, Cr és Si)

jelennek meg nagyobb mennyiségben.

5.45. ábra. Szórt réteg Minta0-line 2 Vonalmenti elemzés (Marószer 4 %-os HNO3

N = 1000x)



93

A B tartalom mérésére nem volt lehetőség, mivel a nagyon kis rendszám miatt az

alkalmazott mikroszonda ezt az elemet nem tudja mérni. Az 5.45. ábrán látható vonalmenti

elemzés mutatja, hogy a szórt réteg és az alapanyag között nincs felkeveredés és kötés

adhéziós jejellegű. Az újraolvasztási kísérletek során a lézerforrás különböző haladási

sebességei kerültek beállításra. A 15 próbatest közül az No5-ös, No7-es és No8-as

próbatesteket további vizsgálatonak vetettük alá, mivel a felületi mőségükből már látható volt,

hogy a továbbiakban ezek elemzése célszerű és feltételezhetően több információt kapunk.

5.14. táblázat. No5 jelű próbatest újraolvasztási paraméterei

A

próbatest

száma

A lézersugár

beállított

teljesítmény

szintje

W

Szkennelési

Az újraolvasztás

megkezdése előtt

eltelt idő s

Előmelegítés

oC

sebesség

mm/s

sávszélesség

mm

No5 5500 2 40 W...0,15

Az 5. 14. táblázat az 5. 11. táblázatból kiemelt No5. számú próbatest újraolvasztási

paraméterit tartalmazza. Az 5. próbatest újraolvasztott rétegében 10 µm vastag diffúziós zóna

figyelhető meg. A rétegben és az említett diffúziós zónában egy-egy pontot kijelölve, azok

összetételét megvizsgáltuk. Az újraolvasztott réteg szinte teljesen hibamentesnek bizonyult.

5.46. ábra. No5-ös minta kevert lézerrel újraolvasztott réteg (6-os kép)

(Marószer 4 %-os HNO3) 1-es és 2-es terület kijelölve

Az újraolvasztott rétegről összesen 8 képet készítettünk, ebből az rétegben kijelölt 1-es

felület összetétele az 5.46. ábrán látható. A mért nagyon magas krómtartalom arra enged

következtetni, hogy a vizsgált zónában krómkarbid jelenlétére utaló nyomok vannak.



94

5.47. ábra. 1-es terület összetétele

A diffúziós zónában kijelölt 2-es pont összetétele az 5.47. ábrán látható. A mért magas

(7,97 %) krómtartalom arra enged következtetni, hogy a vizsgált területen krómkarbid

jelenlétére utaló nyomok vannak. Ugyanakkor a jelentős mennyiségű vas (20,45 %) jelenléte

azt mutatja, hogy az alapanyag és a réteg közötti keveredés intenzív volt.

5.48. ábra. 2-es terület összetétele

5.49. ábra. No5-ös próbatest. Rétegvastagság mérés az újraolvasztott rétegben.

(Marószer 4 %-os HNO3)



95

A réteg vastagságát a SEM vizsgálatok során mértül és az 436 µm volt. Az No.5 jelű

próbatest alapanyag –réteg átmenetének vonalmenti elemzése az 5.50. ábrán látható. Az

átmeneti zónában kb. 10µm vastagságú vasban feldúsult zóna található. A vonalmenti

elemzésben tapasztalható Cr és Si ingadozás a keményfázisok egyenletes eloszlására enged

következtetni.

5.50. ábra. No5. próbatest vonal menti elemzése (Marószer 4 %-os HNO3,N = 100 x)

Az 5.51. ábra 2000 x-es nagyításban mutatja a keményfázisok jelenlétét sötétebb szigetek

formájában.

5.51. ábra. No5. próbatest újraolvasztott rétege. (Marószer 4 % HNO3,)

Az újraolvasztott próbatestek felülete alapján a legjobb minőséget az No7 jelű próbatestnél

értük el.

5.15. táblázat. No7 jelű próbatest újraolvasztási paraméterei

A

próbatest

száma

A lézersugár

beállított

teljesítmény

szintje

W

Szkennelési Az újraolvasztás

megkezdése

előtt eltelt idő s

Előmelegí

tés

oC

sebesség

mm/s

sávszélesség

mm

No7 5500 3 40 W: 0,3 250



96

Az No7 jelű próbatest mikroszerkezete az 5.52. ábrán látható.Az 500x nagyítású képen

látható a tömör, porozitásmentes réteg. A megfelelő vizsgálódás érdekében a rétegről minden

esetben 8 képet készítettünk különböző nagyítások mellett.

5.52. ábra. No7. próbatest. 8. fotó 1-es és 2-es pont kijelölve. (Marószer 4 % HNO3)

A réteg 1-es és 2-es felületi részén összetétel vizsgálatokat végeztünk, amelynek eredménye

az 5.53. és az 5.54. ábrán látható. Az 5.53 ábra szerint az elemzés olyan szövetrész összetétele

látható – amely jelentős mennyiségű krómkarbidot tartalmaz.

5.53. ábra. No7-es próbatest 8. fotó 1-es terület vegyi összetétele

5.54. ábra. No7-es próbatest 8. fotó 2-es terület vegyi összetétele



97

Az 5.54 ábrán látható összetétel szerint a Cr tartalom 16,36 % - amely megfelel a kiinduló

por összetételének és a mérés eredmény a Ni mátrix fémre utal.

5.55. ábra. No7-es próbatest. Rétegvastagságmérés az újraolvasztott rétegben.

(Marószer 4 %-os HNO3)

A 5.55. ábrán az No7. jelű próbatest újraolvasztott rétegének vastagság mérési eredménye

látható – amely 398 µm volt. 100x-os nagyításban a képen látható a termikus szórással

készített, majd teljesen újraolvasztott réteg.

5.56. ábra. No7. próbatest vonal menti elemzés N = 100 x

Az 5.56 ábra az No7 jelű próbatest alaptest – újraolvasztott réteg átmenetének elemzését

mutatja. Az átmeneti zónában a korábbihoz hasonlóan mértük a Ni, Cr, Si és a Fe tartalmat.

Az alaptest és a réteg szinte teljesen elkülönül – nincs felhígulás teljesen tiszta az

újraolvasztott réteg.

Az No8-as próbatest vizsgálata több figyelmet igényel, mivel itt a próbatest készítésekor

nagyobb hőbevitelt alkalmaztunk. Ezt a próbatesten megjelenő oxidált pontok jelezték.

A lézerfej 2 mm/s-os mozgási sebessége kevésnek bizonyult. A lézersugárnyaláb

energiaszintjét és a fej haladási sebeségét – ezzel a hőbevitelt szándékosan úgy állítottuk be,



98

hogy a réteg túlhevüljön és van-e felhígulás az alaptest anyagával. Az No8 számú próbatest

készítésénél az 5. 16. táblázatban közölt értékeket tartottuk be.

5.16. táblázat.

A

próbatest

száma

A lézersugár

beállított

teljesítmény

szintje

W

Szkennelési Az

újraolvasztás

megkezdése

előtt eltelt idő

s

Előmelegítési

hőmérséklet oC

sebesség

mm/s

sávszélesség

mm

No 8 5500 2 40 0,3 250

Az újraolvasztott réteg, alaptest átmeneti zónája az 5.57. ábrán látható. Az alaptest és a réteg

határon egy jól látható Fe-ban dús sáv látható. A továbbiakban vizsgáltuk az újraolvasztott

tiszta réteg, a Fe-ban feldúsult sáv és az alaptest összetételét.

5.57. ábra. No8-as próbatest 1-es, 2-es, 3-as és 4-es terület kijelölve (Marószer 4 % -os HNO3)

A réteg vizsgálata során egy kb. 50 µm vastagságú diffúziós zónát észleltünk. Az alaptest

és réteghatáron keletkezett sáv az erős kohéziós kötés mellet jelentős felhígulásra utal.

Ugyanakkor az újraolvasztott rétegben a keményfázisok eloszlása jóval egyenletesebb, mint

más újraolvasztási módszereknél. A réteg összetételének vizsgálatához négy mérési helyet

választottunk ki.

Az 1-es mérési hely magában a rétegben van és ennek vegyi összetétele az 5.58-as ábrán

látható. A réteg Cr, Si, és Fe tartalma a felhasznált por összetételéből kiindulva nem túlzott. A

rétegben lévő Mn eredete nem tisztázott, mivel ez a rétegben szennyezőként van jelen.



99

5.58. ábra No8-as próbatest 1-es területének vegyi összetétele

Az 2-es felület a diffúziós rétegben helyezkedik el és ennek vegyi összetétele az 5.59-es

ábrán látható. A réteg Cr és Si, tartalma (figyelembe véve a kiinduló por összetételét) nem

túlzott. A diffúziós réteg Fe tartalma viszont semmiképpen nem származhat a porból, csak az

alaptestként használt acélból. A rétegben lévő Mn eredete itt sem tisztázott, feltételezhető,

hogy ez az acél alaptestből származik.

5.59. ábra. No8-as próbatest 2-es területének vegyi összetétele

A 3-as felület a diffúziós réteg és az alaptest határvonalában lett kijelölve. Ennek az

összetétele az 5.60. ábrán látható. A réteg Cr és Si tartalma jóval kisebb, mint a rétegben,

a határréteg Fe tartalma viszont jelentős és csakis az alaptestből származhat. A réteghatáron

megjelenő Mn tartalom nagyobb, mint a korábbi méréseknél. Ez feltehetően az alaptestből

származik, de ebben a mennyiségben a jelenléte még nem zavaró.

5.60. ábra. No8-as próbatest területének vegyi összetétele



100

Az 4-es felület az alaptestben lett kijelölve. Ennek vegyi összetétele az 5.61. ábrán látható.

A réteg Cr, Si, Mn és Ni tartalma megfelel a C45E acél összetételének, bár a Mn és Ni

tartalom lényegesen nagyobb, mint a megadott gyári adatok (M1. melléklet). Az alaptestben

mért nagyobb Mn és Ni tartalom nagyobb, mint a korábbi méréseknél, de ebben a

mennyiségben a jelenlétük még nem zavaró.

5.61. ábra. No8-as próbatest 4-es területének vegyi összetétele

Az 5.62. ábra az No8 jelű próbatest vonalmenti elemzését mutatja. Az elemzésnél az első

mérési hely az alaptestben volt, amíg a további mérések a Fe-ban dús sávban és a rétegben

történtek. A vonalmenti elemzésen megfigyelhető a Fe változása: a diffúziós zónában a réteg

belseje felé haladva mennyisége csökken.

5.62. ábra. No8. próbatest vonal menti elemzése (minta 8 line-1 100x1). (Marószer 4 %-os

HNO3, N = 100x)



101

5.6.10. A bevonat fázisösszetételének változása

A fázisazonosítást a detektor oldali monokromátorral ellátott Philips PW 1830 típusú

röntgen-diffraktométerrel végeztük. A vizsgálati paraméterek az alábbiak voltak: 40 kV

csőfeszültség, 30 mA csőáram, CuKα röntgensugárzás, 0,05°lépésköz (Δ2Ѳ), 10 s gyűjtési idő.

5.63. ábra. A No5…No8 próbatest XRD vizsgálatának eredményei

A fázisazonosítás során négy próbatest vizsgálatára került sor, ezek az No5, No6, No7 és a

No8 próbatestek voltak. Figyelembe véve, hogy mind a négy próbatesten azonos minőségű

NiCrBSi réteg van, röntgendiffrakciós vizsgálatuk hasonló eredményt hozott (5.63. ábra). A

röntgendiffrakciós fázisazonosítás kimutatta, hogy a Ni fázis reflexiói el vannak tolódva,

aminek oka a fázis oldott ötvöző tartalma. Az 5.63. ábrán látható (NIBBORIT 6-P jelű

NiCrBSi por felhasználásával készült) bevonaton a Ni és Ni3B fázisok mellett megjelenik a

króm-borid két módosulata, a zeta-CrB és a Cr2B. Az XRD elemzés a jelentős mennyiségű

lehetséges fázisok összetételét is megmutatta a megolvasztott NiCrBSi bevonatban. Végülis az

EDS és XRD vizsgálatok során megállapítottuk, hogy az újraolvasztott és az általunk vizsgált

Ni-alapú bevonatokban a Ni-mátrixban (Cr, Fe)7C3, CrB, és Ni3B(Cr, Fe)7C3, CrB, és Ni3B

összetételű keményfázisok vannak jelen.



102

5.6.11. Mikrokeménység vizsgálat

A mikrokeménység vizsgálatokat mind a 15 mintadarabon elvégeztük. A méréseket az

alaptest feltételezhetően érintetlen anyagában, az átmeneti zónában, a hőhatásövezetben és a

rétegben végeztük el. A méréseket Tukon ..... mikrokeménységmérővel mértük és az

eredményeket az 5.17. táblázatban foglaltuk össze és az 5.64. ábra mutatja a mért értékek

eltérését. A mérési eredmények azt mutatják, hogy az egyes mintadarabok alapanyagban mért

értékei közel azonosak. Az átmeneti zónamikrokeménysége azoknál a mintadarabok

nálamelyeknél a 40 mm szélességű újraolvasztást végeztünk kisebbek, mint a 20 mm széles

sávon újraolvasztott mintadaraboknál.

5.17. táblázat. Mikrokeménység mérési eredmények 1–15. próbatest

Próba-

test jele

Alaptest

Réteg Próba-

test jele

Alaptest

Réteg Alap-

anyag

Átmeneti

zóna

Hőhatás-

övezet Alap-anyag

Átmeneti

zóna

Hőhatás-

övezet

No1

251 243 281 673

No9

228 254 267 798

242 248 279 721 223 245 281 843

225 252 283 654 205 253 263 841

239,9 247,7 281 682,7 219 251 268 827

No2

213 259 330 768

No10

217 237 347 599

208 272 275 800 220 252 381 586

209 265 352 784 205 245 349 586

210 265,3 319,0 784,0 211 245 359 605,0

No3

217 279 288 772

No11

226 248 290 617

219 283 352 749 216 246 308 690

233 278 301 764 234 255 286 635

223 278 314 762 225 256 294,0 647

No4

206 248 244 793

No12

197 250 398 695

213 244 250 831 203 238 346 692

221 247 255 777 204 241 377 660

213 246 250 800,0 201,0 243,0 374,0 682,0

No5

218 214 223 710

No13

205 279 414 737

214 208 252 749 201 271 433 775

233 208 226 749 203 259 447 766

222 210,0 234 736,0 203,0 270,0 431,0 760,0

No6

244 236 262 808

No14

219 285 442 792

236 246 277 793 221 304 418 820

232 228 270 752 221 314 388 838

237 237 269,0 785 220 301 416 817,0

No7

210 216 232 869 No15

Szórt

réteg

203 212 230 531

205 219 229 782 204 210 235 567

204 218 206 779 192 210 240 553

206,0 218,0 222 810 200,0 211 235 550

No8

225 219 218 706

235 196 228 755

237 197 221 736

233 204,0 222,0 737.0



103

5.64. ábra. Mikrokeménység vizsgálati eredmények

A hőhatásövezet mikrokeménységértékei hasonlóan kisebbek, mint a 20 mm széles sávon

újraolvasztott mintadarabonál. A réteg keménysége az (No5, No6, az No7 és No8

mintadarabok ) minden esetben 700 HV fölött volt. Az No8 mintadarabnál azonban kisebb a

mért mikrkeménység – ennek a nagyobb hőbevitel lehet az oka. Az No15 mintadarabnál az

alapanyagban mért keménységi értékek szignifikánsan nem térnek el, ugyanakkor a szórt réteg

keménysége sokkal kiseb, mint az újraolvasztott rétegeknél.

5.7. A nagysebességű szórással felvitt NiCrBSi rétegek CO2 lézersugaras és

kevert lézersugaras újraolvasztásának összehasonlítása

A termikus szórással létrehozott NiCrBSi bevonatok minőségét ahhoz, hogy kielégítsék a

velük szemben támasztott követelményeket, vagyis, hogy ellenálljanak annak az

igénybevételnek, amely fellép az alkatrész működése közben (koptató hatás, korrózió)

újraolvasztással kell javítani. Az 5.65. ábrán látható réteg aligha lenne használható üzemeltetés

közben, mivel prognosztizálható, hogy egyszerűen leválna a felületről.



104

5.65. ábra. Termikus szórással felvitt bevonat. (Marószer 4 %-os HNO3, nagyítás: 200x)

A nagysebességű szórással felvitt rétegek újraolvasztása többféle hőforrással lehetséges

(lánggal, kemencében, W-ívvel, indukciós úton, ellenállás hevítéssel és természetesen

lézersugaras hőforrásokkal). A lánggal végzett újraolvasztás az egyik legeredményesebb és

leggazdaságosabb módszer. Egyedi esetekben szinte nem is használható más technológia (pl. a

helyszínen történt javításoknál, vagy mezőgazdasági talajművelő szerszám meghibásodásakor)

szinte csak ez az újraolvasztási módszer jöhet szóba. A termikus szórást azonnal követi az

újraolvasztás és szükség esetén még további poradagolással a bevonat vastagsága is

megnövelhető.

5.66. ábra. CO2 lézersugaras hőforrással újraolvasztott bevonat hőhatásövezete. (Marószer

4 %-os HNO3)

A lézersugaras megolvasztásnál a sugárforrás helyhez kötött (sőt a CO2, vagy a Nd:YAG

lézer esetében még különleges gépalapozás is szükséges) tekintettel arra, hogy a zavartalan

működtetéshez a berendezés rezgésmentesítése szükséges. A CO2 és a Nd:YAG lézersugár-

források meglehetősen intenzív és „kemény” 1…3 mm átmérőjű sugárnyalábbal kis

fókuszfelületen való újraolvasztást tesznek lehetővé, így kb. 5…6 mm szélességű sávokban



105

végezhető a művelet. Ugyanakkor az egyes újraolvasztási sávok kb. 1/3 szélességben fedik

egymást, tehát a réteg egyes részei kétszer is jelentős hőhatásnak vannak kitéve, elvileg

kétszer is újraolvadnak. Ennek a keskeny-sávonkénti újraolvasztásnak az a következménye,

hogy a hőhatásövezet meglehetősen hullámossá válik (5.66. ábra). Ugyanakkor a

hőhatásövezet vastagsága nem számottevő, így a kezelt alkatrész hőkezelési állapota csak egy

vékony rétegben változik meg. Mindkét lézersugár hőforrásnál a fókuszfelületen történt

intenzív hőbevitelt követően az alaptest gyors lehűlésének hatására a vastagabb (500 µm

fölötti) rétegek nagyon sok esetben megrepednek.

5.67. ábra. LMD kevertlézersugaras hőforrással újraolvasztott bevonat hőhatásövezete.

(Marószer 4 %-os HNO3, nagyítás: 200x)

A kevert lézersugaras (LMD) hőforrás bevonat újraolvasztására való alkalmazására eddig

nem volt tapasztalat. Ez a hőforrás 1…10 mm széles és 10…70 mm hosszú sávban képes a

réteg újraolvasztására. A művelet során egyetlen esetben sem tapasztaltam repedést. A

kísérletek során a korábban beállított paraméterekkel négy próbadarab (No5-ös, No6-os,

No7-es és a No8-as) készítésénél beállított értékekkel a kísérletet egy későbbi időpontban

megismételtem. Ezeknél a próbatesteknél sem tapasztaltam repedést egyetlen esetben sem. Az

elvégzett újraolvasztási kísérleteknél beigazolódott, hogy a repedésmentes és egyenletes

felületű újraolvasztott réteg előállítása nem egyedi, hanem az bármikor reprodukálható, tehát

ipari bevezetésre alkalmasnak tekintem.

5.8. Az elvégzett vizsgálatok eredményeinek összefoglalása és értékelése

Értekezésemben a termikus szórással készült NiCrBSi rétegek minőségének javítási

lehetőségeivel és kérdéseivel foglalkoztam. Munkám első részében átfogó irodalmi áttekintést

adtam a NiCrBSi ötvözetekről, a rétegfelviteli technológiák fejlődéséről, különös tekintettel a

termikus szórásra és a lézersugaras technológiák fejlődésére. Az ipari gyakorlatban, különösen



106

a járműipar területén, az elhasználódott acélalapanyagból készült alkatrészek felújításánál

egyre nagyobb szerepet kap a NiCrBSi ötvözetek alkalmazása. A bevonatok termikus

szórással való felvitelét szolgáló korszerű szórási technológiák és a rétegek minőségének

javítását célzó eljárások fejlesztése a jövőben egyre nagyobb szerepet kap. A járműipar

fejlesztése kiemelt feladat Magyarországon, ebben a tekintetben elsősorban az autóipar van

előnyben. Ugyanakkor nem hanyagolható el a hazai vasúti vagy a városi autóbusz és

villamosközlekedés sem. A hazai gyakorlatban az alkatrészek felújítása és élettartam növelése

nagy lehetőségeket nyújt az anyaggal és energiával való takarékosság területén. Ezen a

területen számos korábbi sikertelen próbálkozás volt és sok helyen az idejemúlt előírásokhoz

való kötődés (pl. a vasúti közlekedésben) meglehetősen megnehezítik ezeknek a korszerű

anyagoknak és technológiáknak a bevezetését. A NiCrBSi ötvözetek alkalmazása számos

területen (pl. az üvegipari szerszámok gyártásában) meglehetősen sok új tapasztalatot hozott,

azonban ezen a területen is nagy nehézséget jelent az új korszerűbb technológiákra való átállás

(pl. a plazmaíves felrakóhegesztésről a lézersugaras felületmódosító technológiákra való

átállás). A vasúti (beleértve a metrót és az elővárosi vasútat) közlekedés javító telephelyein

nagyon sok tengelyt azért selejteznek le, mert azokat „nem lehet hegesztéssel javítani”,

mindezt teszik egy régi elavult előírás miatt. A járműipari alkatrészek felújítása és élettartam

növelése, termikus szórással felvitt és lézersugaras technológiával javított NiCrBSi ötvözetű

bevonatok alkalmazása új szemléletet igényel a hagyományos merev előírásokkal szemben.

Az elvégzett bevonat láng- és lézersugaras újraolvasztási kísérletek és a disszertációban

bemutatott pásztázó elektronmikroszkópos, röntgendifrakciós és mikrokeménység vizsgálatok

új információkat szolgáltattak a felújítási és élettartam növelési technológiák szélesebb körű

ipari alkalmazásához.

A vonatkozó szakirodalom tanulmányozása során szerzett tapasztalatokból levont

következtetések és az elvégzett újraolvasztási kísérletek, továbbá a hozzájuk kapcsolódó

anyagvizsgálatok alapján a közlekedésben dolgozó karbantartási szakembereknek célszerű

felülvizsgálni azokat a régebbi előírásokat és rendelkezéseket, amelyekben megtiltják

bizonyos alkatrészek valamilyen hőbevitellel járó kezelését (pl. a hegesztést).

A NiCrBSi bevonatok többféle energiafajtával (lánggal, lézersugárral és kevert

lézersugarral) végzett újraolvasztása tárgyában végzett kísérletek és az elvégzett

anyagvizsgálatok eredményei igazolták, hogy ezek az anyagok és technológiák megfelelő

előkészületeket és körülményeket teremtve biztonságosan alkalmazhatók lesznek a jövőben.

A kísérletek során beigazolódott, hogy a legjobb felületi minőség a kevert lézersugaras

hőforrással végzett újraolvasztással érhető el. Ennél a hőforrásnál (a szerkezeti felépítéséből

adódóan) lehetővé válik a fókuszfelületre jutó hőterhelés széleskörű beállítása, illetve olyan



107

hőbevitel biztosítása, amelynél a bevonat teljes egészében átolvad, de az alaptest anyaga már

nem olvad meg. A kísérletek során megfigyelhető volt a bevonat újraolvasztásakor az

olvadékban végbemenő anyagáramlás, amely hozzájárult ahhoz, hogy az újraolvasztott

bevonat szennyeződésektől és a szórt bevonatra jellemző zárványoktól és üregektől mentes

legyen. Az elvégzett kísérletekkel arra is tapasztalatot szereztem, hogy a próbadarab

előkészítése, a termikus szórás gondos kivitelezése és a réteg újraolvasztása különös figyelmet

és gondot igényel. Az előkészítésnél a teljes felületi tisztaságra való törekvés nélkülözhetetlen.

A szemcseszórással való érdesítésnél nagy gondot kell arra fordítani, hogy a korábbi

szemcseszórásból újra hasznosított anyag ne tartalmazzon korábbi fémszemcséket. Ezek a

fémszemcsék rátapadhatnak az érdesített felületre és mind a szórt, mind az újraolvasztott

réteget elszennyezhetik. Különös figyelmet kell fordítani arra, hogy lágyabb fém vagy ötvözet

(pl. Al) szemcseszórásából fennmaradt korund újrafelhasználására semmiképpen se kerüljön

sor. Az újonnan kifejlesztett termikus szóró eljárások és a hozzájuk kifejlesztett

szóróberendezések különösen érzékenyek a megfelelő minőségű porhozaganyagok

minőségére. A töredezett, üreges, szennyezett és nem megfelelő morfológiájú szemcsék

elakadnak a poradagolás során és szennyeződéseket vihetnek a bevonatba. A porokat

felhasználás előtt ajánlatos bevizsgálni és minősíteni, függetlenül a gyártó által kiadott

műbizonylattól. További tapasztalatot hozott, hogy a réteg létrehozásakor célszerű olyan

termikus szórási eljárást választani, ahol a szórófejből kilépő és a felületbe csapódó szemcsék

sebessége minél nagyobb. Következésképpen célszerű a nagysebességű (HVOF) eljárásokat

választani.

A szennyeződésekben szegényebb és kevesebb pórust tartalmazó bevonat újraolvasztása

során kevesebb hibát tartalmazó, jobb minőségű bevonat keletkezik A vizsgálataink során

beigazolódott az is, hogy mind a felszórás, mind a bevonat újraolvasztásakor a szórófej vagy

az újraolvasztást végző hőforrás és az alaptest közötti távolság ne változzon.

A próbatestek felszórásakor a szórófej mozgatása folyamatos előtolással és a szórási

távolság állandó értéken tartásával történt. A próbatestek szórt rétegének lézersugaras

újraolvasztásakor az optikából kilépő lézersugár és a próbatest szórt felületének távolsága

folyamatosan ugyanaz az érték (200 mm) volt.

A kísérletek és a mérések során megállapítást nyert, hogy a kevertlézeres hőforrás

alkalmazása termikus szórással felvitt NiCrBSi réteg újraolvasztására első próbálkozás, de

ennek a módszernek a bevezetése további kutatómunkát igényel. A változtatható fókuszfelület

beállításának viszont nagy előnye van a bonyolult formájú alkatrészek felújításában, példaként

említve pl. a dízelmotorok főtengelyét, ahol a szórt felület a csap teljes hosszúságában egy

lépésben olvasztható újra. Megállapítást nyert a kísérletek során, hogy a lánggal végzett



108

újraolvasztás tömör egyenletes vastagságú és az alapanyaggal nem felhígult réteget

eredményez, de a jelentős hőbevitel miatt a kezelt munkadarab vetemedése és korábbi

hőkezelési állapot megváltozása következik be. A lézersugaras hőforrások alkalmazásakor a

hőbevitel jól szabályozható a munkadarab alig deformálódik és a darab hőkezelési állapota

nem változik meg teljes keresztmetszetében. A CO2, vagy a Nd:YAG lézersugaras hőforrás

viszont nagyon kis átmérőjű nagy sugárteljesítményű csóvája túlzott hőbevitelt tesz lehetővé.

Ezeknek a hőforrásoknak az alkalmazásakor nagyon keskeny beolvasztási sávokat (3…5 mm),

nagyobb alapanyaggal való felhígulást (10 % felett) tapasztaltam és a vastagabb (1,0 mm

feletti) NiCrBSi újraolvasztott bevonatok gyakrabban elrepedtek.

A kevertlézer hőforrásokkal (LMD) végzett újraolvasztásnál a réteg repedése sem

előmelegítés nélkül, sem előmelegítés alkalmazása mellett nem volt tapasztalható, annak

ellenére, hogy egyszerre 40 x 8 mm-es fókuszfelület beállítása mellet 40 mm széles sáv került

újra olvasztásra és a vizsgált próbatestek a réteg minőségét tekintve kedvezőek voltak.

A kevert lézersugaras hőforrás alkalmazása NiCrBSi réteg újraolvasztására első

próbálkozás és az elvégzett kísérletek tapasztalatai alapján kijelenthető, hogy kedvező

eredmény született. Ezt az eredményt elsősorban Dr. Balogh András, Dr. Buza Gábor tanácsai

alapján és Draskóczi László villamos mérnök példaértékű hozzáállása és gyakorlati segítsége

nélkül aligha tudtam volna elérni. Ugyanakkor ez a módszer és lehetőség arra kötelez, hogy

további NiCrBSi ötvözetek és alaptestként használt anyagok kísérletekbe való bevonásával

tovább kell fejleszteni.

6. AZ ÚJRAOLVASZTÁSI TECHNOLÓGIA TOVÁBBFEJLESZTÉSI LEHETŐSÉGEI

109

6. AZ ÚJRAOLVASZTÁSI TECHNOLÓGIA TOVÁBBFEJLESZTÉSI

LEHETŐSÉGEI

A termikus szórással felvitt NiCrBSi bevonatok minőségjavítása a réteg újraolvasztásával

egy nagyon fontos tényező a kétlépcsős technológia (termikus szórás + a réteg újraolvasztása)

alkalmazása területén. A bevonat újraolvasztására a kutatók számos hőforrásmegoldást

javasolnak (láng, W-ív, plazmaív, kemence és nem utolsó sorban a lézersugaras hőforrások).

A réteg újraolvasztásának célja, hogy a szórt rétegben előforduló hibák mennyiségét

csökkentsék és az alaptesttel egy diffúziós-kohéziós kötés alakuljon ki. A legjobb

újraolvasztási eljárások azok, amelyeknél egy energianyaláb segítségével az újraolvadt

rétegben a felszín felé irányuló áramlás hozható létre. Ez az áramlás részben megszünteti a

termikus szórásból eredő szennyeződéseket és elősegíti az abban lévő zárványok felszínre

emelkedését.

6.1. A réteg alapanyaggal való felhígulásának csökkentése a módosított

technológia alkalmazásával

Vizsgálataim során a nagysebességű termikus szórással felvitt réteg újraolvasztásánál

három technológiai megoldás alkalmaztam:

1. A szórt NiCrBSi réteg újraolvasztása lánggal.

2. A szórt NiCrBSi réteg újraolvasztása CO2 lézersugárral.

3. A szórt réteg újraolvasztása kevertlézer hőforrással.

Az elvégzett metallográfiai vizsgálatok eredményeiből az a következtetés vonható le, hogy

a réteg újraolvasztási megoldásnak a választása helyes út az alkatrész felújítás és élettartam

növelés területén. A NiCrBSi bevonatok minőségjavításában a kétlépcsős A termikusan szórt

réteg vastagsága lehetőleg ne haladja meg az 500 µm értéket. Azok a NCrBSi porok, amelyek

15…17 % krómot tartalmaznak, nagyobb veszteséggel szórhatók fel. Az 500 µm-nél

vastagabb réteg felszórásakor a szemcsék egymáshoz való tapadása csökken. Az újraolvasztási

művelet során a lézerfej és a munkadarab távolsága ne változzon.

Ennek a jelentős porveszteségnek az a magyarázata, hogy – a szórt szemcséken a szórás

közben oxidfilm alakul ki, továbbá a szórt réteg is kismértékben oxidálódik (a szórt réteg


110

felszórás közben levegővel érintkezik). A szórási idővel arányosan az oxidált felületen már

nehezebben tapadnak az ütköző és deformálódó részecskék.

1. A nagysebességű szórással felvitt réteg lánggal való újraolvasztása eredményesen - kellő

tapasztalatok mellett - alkalmazható. Az újraolvasztott réteg felülete minősége nem minden

esetben lesz megfelelő. A felületen elszíneződések jelentkezhetnek, vagy réteg vastagsági

méretei kismértékben változhatnak. Amennyiben nagyobb számú munkadarab felületi rétege

kerül újraolvasztásra – akkor célszerű gépesíteni - azért, hogy a bevonat minősége minden

egyes darabon ugyanolyan legyen.

2. A NiCrBSi bevonat lézersugaras újraolvasztásával tömör, üregektől és zárványoktól

mentes felületi réteg nyerhető. Ugyanakkor egy lépésben kevésbé széles – minegy 5-6 mm

széles réteg kerül újraolvasztásr és a fedések mentén a réteg minősége (keménysége és

szövetszerkezete) változhat.

3. A kevertlézersugaras hőforrással való újraolvasztással egyenletes felületi minőség érhető el,

ugyanakkor a réteg belső szerkezete és üregektől való mentessége minden esetben

ugyanolyan lesz. Ez a minőség javulás annak köszönhető, hogy a fókuszfelületen(pl. a mi

vizsgálataink során ez 40 x 8 mm volt) teljesen egyenletes és pontosan beszabályozható.

A kétlépcsőben való bevonatkialakítás előnye, hogy az újraolvasztás során nincs külön

poradagolás – amelynek az olvasztásával egy domború –, a felrakóhegesztésre jellemző varrat

alakul ki. A kevertlézersugaras hőforrással való újraolvasztásnál a fókuszfelületen bevitt hő –

szinte csak a réteg olvasztására fordítódik. Az újraolvasztási művelet során a lézerfej és a

munkadarab távolsága ne változzon.

6.2. A technológia további javítási lehetőségei

Az újraolvasztás célja minden esetben a réteg minőségének javítása, ezen belül:

a réteg és az alaptest közötti gyenge adhéziós kötés diffúziós-kohéziós kötéssé

alakuljon,

a rétegben lévő zárványok és szennyeződések eltávolítása,

a rétegben a keményfázisok eloszlása lehetőleg egyenletes legyen,

a réteg felhígulása az alaptest anyagával ne legyen számottevő.

Ezeket a követelményeket olyan hőforrás alkalmazása tudja kielégíteni, amely a réteg

újraolvasztásakor egy megfelelő intenzitású és a keresztmetszetében egyenletesen eloszló

energiájú sugárnyalábbal, lehetőleg minél nagyobb fókuszfelületen adja át a hőt az újraolvadó

réteg felületén. A bevonat kemencében való újraolvasztása megoldható, de az olvadékban lévő

szennyeződések eltávolítását legfeljebb az olvadékban lévő hőmérsékleti szintek közötti

áramlás segíti elő, amely a teljes zárványtalanításhoz nem elégséges. A NiCrBSi termikus


111

szórással készült bevonat újraolvasztásával akkor érhető el a legjobb eredmény, ha olyan

hőforrást alkalmazunk, amely szabályozható hőbevitel mellett képes olyan áramlást generálni

az olvadékban, hogy az abban lévő szennyeződések felszínre kerüljenek úgy, hogy közben az

alaptest anyaga ne olvadjon, meg és ne híguljon a réteg anyagával.

6.2.1. A bevonat minőségének javítása mechanikai rezgetéssel

Az alaptest rezgetése elősegíti az olvadékban lévő szennyeződések és zárványok felszín felé

való áramlását. Maga a rezgetés azonban csak egy további berendezés (pl. mechanikus

működtetésű rezgető asztal) segítségével képzelhető el. Ugyanakkor meg kell határozni, hogy

az olvadékban milyen irányú rezgések segítik elő a felfelé történő áramlást. Abban az esetben,

ha a rezgés iránya megegyezik az újraolvasztást végző energiasugárral – akkor fennáll a

veszélye annak, hogy a réteg az alaptest anyagával fel fog hígulni. Amikor a rezgetés

amplitúdója nem kellőképpen beszabályozott, akkor ez be fog következni. A rezgetésre

megoldást jelenthet az ultrahang alkalmazása. A rezgetés olyan esetekben viszonylag könnyen

megoldható, amikor az alaptestet az újraolvasztás alatt nem szükséges forgatni. Az ultrahang

átadása a forgás alatt lévő munkadarabba ugyanis meglehetősen körülményes.

Az alkalmazott hőforrás rezgetése megoldás lehetne – de ebben az esetben egy nagyon

drága optikai fejet kellene rezgetni, amely egy optikai kábellel van összekötve –, szintén nem

jelenthet megoldást. Az újraolvasztás alatt álló nagyon kis mennyiségű olvadt fémötvözet

rezgetése egy olyan rezgést előállító készülékkel oldható meg, amely kívülről és érintkezés

nélkül (a rezonanciakeltés szabályai szerint) adja át a rezgési energiát. Az olvadékfürdő

folyamatos és irányított rezgetése egy rezonanciakeltő generátorral oldható meg, amelynek

saját frekvenciája megegyezik az olvadék rezgési frekvenciájával.

6.2.2. A bevonat minőségének javítása nitridálással

A nitridálás egy olyan modern technológiai eljárás, amely amellett, hogy a folyamat és így

az általa elérhető kedvező tulajdonságok pontos szabályozhatóságát teszi lehetővé, emellett kis

környezeti terheléssel jár; így minden tekintetben megfelel a XXI. század követelményeinek.

Előnyeinek köszönhetően a nitridálás ipari alkalmazása gyorsan terjedt, ma is fontos

súlypontja a hőkezelő eljárások kutatásának. A plazmanitridálás során adódnak olyan

nehézségek, amelyek nagy része kiküszöbölhető a legújabb fejlesztésű aktív ernyős

plazmanitridálás alkalmazásával. Ennek az eljárásváltozatnak a kutatása azonban még az

elején jár, ezért nagy kihívást jelent a mérnököknek. A kezelés alkalmazásakor figyelembe

kell venni, hogy a felületbe bevitt nitrogén reakcióba léphet annak krómtartalmával, ami a

korrózióállóság csökkenésével jár. Ezt a hatást a következő paraméterek befolyásolják:

a hőmérséklet és a kezelési idő növelése gyorsítja a CrN kiválásokat,

a karbontartalom növelése korlátozza a CrN kiválásokat,


112

a Mo jelenléte szintén korlátozza a CrN kiválásokat,

az alapanyag hőkezeltségi előélete, a maradó feszültségek, a szövetszerkezet homogenitása,

a felület állapota mind hatással lehet a CrN kiválására [159].

A plazmanitridálás alkalmazása a termikus szórással felvitt és újraolvasztott rétegek

minőségének javításánál egy további lehetőség, amelynek elsősorban a felhasználó

szempontjából van nagy jelentősége. Az újraolvasztott keménybevonatok (60 HRCfelett)

megmunkálása költséges művelet. Bonyolult szerszámok (pl. üvegipari formák)

megmunkálásánál nagy nehézséget okoz a forgácsolással való megmunkálás, ugyanakkor a

tömegtermelés igényeit figyelembe véve cél a minél hosszabb élettartamú eszközök

alkalmazása.

Az üvegipari formák gyártásánál a legtöbb esetben, főként a megmunkálási nehézségek

miatt, kisebb keménységű (35…40 HRC) rétegeket alkalmaznak. Az ilyen bevonatok

krómtartalma mindössze 5…9 % közötti, ellentétben a kifejezetten kopásálló bevonatokkal,

amelyeknél a krómtartalom 15…20 % között van.

6.1. ábra. A tiszta Ni vagy Ni-alapú ötvözetek nitridálással előállított mikroszerkezetének

vázlatos ábrázolása [160]

A megmunkált réteg minőségének javítása és ezzel a kopásállóságának fokozása ilyenkor a

kész, megmunkált szerszám NiCrBSi ötvözetből készült működő felületének nitridálásával

lehetséges. A nagymennyiségű, azonos formájú és méretű (pl. élelmiszeriparban használatos)

üvegeket előállító vállalatok automata gépsorokkal dolgoznak. A szerszámcserék minden

esetben termelési időkieséssel járnak, ezért az üvegiparban használatos szerszámok

élettartamának megnövelése nagyon fontos feladat. A jelenleg is alkalmazott 40 HRC

keménységű NiCrBSi bevonattal ellátott szerszámok élettartama nitridálással tovább javítható.

A NiCrBSi rétegek nitridálással való javítását a [160] irodalom részletesen tárgyalja. Ezeknek

az ötvözeteknek a kopásállósága nitridálással fokozható.


113

6.2.3. A bevonat minőségének további javítási lehetősége

Az újonnan kifejlesztett LMD hőforrás és a hozzátartozó homogenizáló optika képes arra,

hogy a NiCrBSi réteg újraolvasztása során az előre beállított program szerint változzon a

fókuszfelület mérete és természetesen a hőbevitel szabályozására is lehetőség van. A 6. 2. ábra

azt a réteg újraolvasztási eredményt mutatja be, amelynél mérve a hőmérsékletet az

újraolvasztási sáv 22 mm-ről 53 mm-re szélesedett, majd újra csökkent.

6.2. ábra. Az újraolvasztási sávszélesség és hőbevitel változtatása.

Ezzel a megoldással számos helyen még jobb eredmény érhető el a NiCrBSi rétegek

újraolvasztása területén. Lehetőség nyílik arra, hogy előre meghatározott, az igényeknek

megfelelő program szerint történjen a réteg újra olvasztása. Ez a gyártóknak lesz nagy

lehetőség.

7. TÉZISEK, ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK

114

7. TÉZISEK, ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK

T1 A nagysebességű porhozaganyagos termikus szórással felvitt vékony rétegek szabályozott

lézersugaras újraolvasztásával a réteg üregessége és salakossága jelentősen csökken, az

alaptest-réteg közötti kötési szilárdság és a rétegen belüli anyagszilárdság egyidejűleg

növekszik. (3)(10)(41)(43)

T2 A NiCrBSi porötvözettel termikusan felszórt kemény rétegek célszerűen választott

paraméterekkel történő lézersugaras újraolvasztásával és szabályozott lehűtésével a mátrix

karbid és borid keményfázisainak eloszlása homogénebbé válik és ezzel keménységeloszlása

egyenletesebb lesz. (11)(12)(51)

T3 A termikusan felszórt NiCrBSi porötvözet újraolvasztásának technológiáját úgy kell

megtervezni és megvalósítani, hogy az alaptest és a réteg közötti felkeveredés (hígulás)

elfogadhatóan alacsony mértékű, ugyanakkor az alaptest és a réteg közötti kötésszilárdság a

hegesztett kapcsolatokat megközelítő nagyságú legyen. (13)(18)(50)

T4 A termikusan felszórt réteg lézersugaras újraolvasztásakor, (szemben a sorozatgyártásra

alkalmas és minden vonatkozásában jól szabályozható kemencében végzett újraolvasztással),

az olvadékban fellépő áramlások segítik a réteg kigázosodását, üregei jelentős hányadának

megszűnését és a szilárd salakzárványok felúszását. (13)(46)(52)

T5 A NiCrBSi ötvözetekkel termikusan felszórt alkatrészek és szerszámok lézersugaras

újraolvasztása a réteg mechanikai tulajdonságainak javítása révén a termékek kopásos (és

egyéb járulékos igénybevételekkel szembeni) élettartamának jelentős növekedését

eredményezi. (14)(28)(48)(53)

T6 A homogenizáló optikai rendszerrel felszerelt, néhány kW teljesítményű, kevert diódalézer

hőforrások a technikai jellemzőik és a jó szabályozhatóságuk, továbbá a fókuszfelületen

történő egyenletes hőbevitel lehetősége miatt különösen alkalmasak a NiCrBSi típusú

ötvözetekkel felszórt rétegek sávos és nagysebességű újraolvasztásához. (15)(16)(29)(46)

8. EREDMÉNYEK ÖSSZEFOGLALÁSA

115


Értekezésemben a termikus szórással készült NiCrBSi rétegek minőségének javítási

lehetőségeivel és kérdéseivel foglalkoztam. Munkám első részében átfogó irodalmi áttekintést

adtam a NiCrBSi ötvözetekről, a rétegfelviteli technológiák fejlődéséről, különös tekintettel a

termikus szórásra és a lézersugaras technológiák fejlődésére. Az ipari gyakorlatban,

különösen a járműipar területén, az elhasználódott acélalapanyagból készült alkatrészek

felújításánál egyre nagyobb szerepet kap a NiCrBSi ötvözetek alkalmazása. A bevonatok

termikus szórással való felvitelét szolgáló korszerű szórási technológiák és a rétegek

minőségének javítását célzó technológiák fejlesztése a jövőben egyre nagyobb szerepet

kapnak. A járműipar fejlesztése egy kiemelt feladat Magyarországon. Ebben a tekintetben

elsősorban az autóipar van előnyben. Ugyanakkor nem hanyagolható el a hazai vasúti, vagy a

városi autóbusz és villamosközlekedés sem. A hazai gyakorlatban az alkatrészek felújítása és

élettartam növelése nagy lehetőségeket nyújt az anyaggal és energiával való takarékosság

területén. Ezen a területen számos korábbi sikertelen próbálkozás volt és sok helyen az

idejemúlt elírásokhoz való kötődés (pl. a vasúti közlekedésben) meglehetősen megnehezítik

ezeknek a korszerű anyagoknak és technológiáknak a bevezetését. A NiCrBSi ötvözetek

alkalmazása számos területen (pl. az üvegipari szerszámok gyártásában) meglehetősen sok új

tapasztalatot hozott, azonban ezen a területen is nagy nehézséget jelent az új korszerűbb

technológiákra való átállás (pl. a plazmaíves felrakóhegesztésről a lézersugaras

felületmódosító technológiákra való átállás). A vasúti (Metro, vagy városi vasút) közlekedés

javító telephelyein nagyon sok tengelyt azért selejteznek le, mert azokat „nem lehet

hegesztéssel javítani” – mindezt teszik egy régi elavult előírás miatt. A járműipari alkatrészek

felújítása és élettartam növelése termikus szórással felvitt és lézersugaras technológiával

javított NiCrBSi ötvözetű bevonatok alkalmazása új szemléletet igényel a hagyományos

merev előírásokkal szemben.

Az bevonat láng- és lézersugaras újraolvasztására vonatkozó elvégzett kísérletek és a

disszertációban bemutatott pásztázó elektronmikroszkópos, röntgendifrakciós és

mikrokeménység vizsgálatok új információkat szolgáltattak a felújítási és élettartam növelési

technológiák szélesebb körű alkalmazásához.

A vonatkozó szakirodalom tanulmányozása során szerzett tapasztalatokból levont

következtetések és az elvégzett újraolvasztási kísérletek, továbbá a hozzájuk kapcsolódó

anyagvizsgálatok alapján a közlekedésben dolgozó karbantartási szakembereknek célszerű

felülvizsgálni azokat a régebbi előírásokat és rendelkezéseket, amelyekben megtiltják

bizonyos alkatrészek valamilyen hőbevitellel járó felújítását.


116

A többféle módon elvégzett (lánggal, lézersugárral és kevert lézersugaras végzett a

NiCrBSi bevonat újraolvasztására tett kísérletek és az elvégzett anyagvizsgálatok és azok

eredményeiből az a következtetés vonható le, hogy, ezek az anyagok és technológiák

eredményesen alklmazhatók a gyakorlatban. Megfelelő eredmény , akkor várható el, ha a

felhasznált anyagok kiválasztása kellő körültekintéssel történt és a technológiák

alkalmazásához a megfelelő körülmények rendelkezésre állnak. A kísérletek során

beigazolódott, hogy a legjobb felületi minőséget a kevert lézersugaras hőforrással végzett

újraolvasztással érhetjük el. Ennél a hőforrásnál – a szerkezeti konstrukciójánál fogva –,

lehetővé válik a fókuszfelületre jutó hőterhelés széleskörű beállítása, illetve olyan hőbevitel

biztosítása, amelynél a bevonat teljes egészében átolvad, de az alaptest anyaga már nem olvad

meg. A kísérletek során megfigyelhető volt a bevonat újraolvasztásakor az olvadékban történő

gyűrű-alakú áramlás, amely hozzájárult ahhoz, hogy az újraolvasztott bevonat

szennyeződésektől és a szórt bevonatra jellemző zárványoktól és üregektől mentes legyen. Az

elvégzett kísérletek során arra vonatkozóan is tapasztalatot szereztem, hogy mind a

próbadarab előkészítése, mind a termikus szórás gondos kivitelezése és a réteg újraolvasztása

különös figyelmet és gondot igényel. Az előkészítésnél a teljes felületi tisztaság igény

nélkülözhetetlen. A szemcseszórással való érdesítésnél nagy gondot kell arra fordítani, hogy a

korábbi szemcseszórásból újra hasznosított anyag ne tartalmazzon korábbi fémszemcséket.

Ezek a fémszemcsék rátapadnak az érdesített felületre, és mind a szórt, mind az újraolvasztott

réteget szennyezni fogják. Különös figyelmet kell fordítani arra, hogy lágyabb fém vagy

ötvözet (pl. Al) szemcseszórásából fennmaradt korund újrafelhasználására semmiképpen sem

kerüljön sor. Az újonnan kifejlesztett termikus szóró eljárások és a hozzájuk kifejlesztett

szóró berendezések különösen érzékenyek arra, hogy megfelelő minőségű porhozaganyagok

kerüljenek felhasználásra. A töredezett, üreges, szennyezett és nem megfelelő morfológiájú

szemcsék elakadnak a poradagolás során és szennyeződéseket vihetnek be a bevonatba. A

porokat felhasználás előtt be kell vizsgálni és minősíteni kell, függetlenül a gyártó által

kiadott műbizonylattól. További tapasztalatot hozott, hogy a réteg létrehozásakor célszerű

olyan termikus szórási eljárást választani, ahol a szórófejből kilépő és a felületbe csapódó

szemcsék sebessége minél nagyobb. Következésképpen célszerű a nagysebességű (HVOF)

eljárásokat választani.

A szennyeződésekben szegényebb és kevesebb pórust tartalmazó bevonat újraolvasztása

során jobb minőségű bevonat keletkezeik, amely kevesebb hibát fog tartalmazni. A

vizsgálataink során beigazolódott az is, hogy mind a felszórás, mind a bevonat

újraolvasztásakor a szórófej, vagy az újraolvasztást végző hőforrás és az alaptest közötti

távolság ne változzon.

A próbatestek felszórásakor a szórófej mozgatása folyamatos előtolással és a szórási távolság

állandó értéken tartásával történt. A próbatestek szórt rétegének lézersugaras

újraolvasztásakor az optikából kilépő lézersugár és a próbatest szórt felületének távolsága

folyamatosan ugyanaz az érték (200 mm) volt.


117

A kísérletek és a mérések során megállapítást nyert, hogy a kevertlézeres hőforrás

alkalmazása termikus szórással felvitt NiCrBSi réteg újraolvasztására első próbálkozás, de

ennek a módszernek a bevezetése – mivel kedvező eredményeket hoztak az első kísérletek –

ezért érdemes további kísérleteket végezni. A változtatható fókuszfelület beállításának viszont

nagy előnye van a bonyolult formájú alkatrészek felújításában, példaként említve pl. a

dízelmotorok főtengelyénél, ahol a szórt felület a csap teljes hosszúságában egy lépésben

olvasztható újra. Megállapítást nyert a kísérletek során, hogy a lánggal végzett újraolvasztás

tömör, egyenletes vastagságú és az alapanyaggal nem felhígult réteget eredményez, de a

jelentős hőbevitel miatt a kezelt munkadarab vetemedése és a korábbi hőkezelési állapot

megváltozása következik be. A lézersugaras hőforrások alkalmazásakor a hőbevitel jól

szabályozható, valamint a munkadarab nem deformálódik és a darab hőkezelési állapota nem

változik meg teljes keresztmetszetében. A CO2, vagy a Nd:YAG lézersugaras hőforrás

viszont nagyon kis átmérőjű, nagy sugárteljesítményű csóvája túlzott hőbevitelt tesz lehetővé,

Ezeknek a hőforrásoknak az alkalmazásakor nagyon keskeny beolvasztási sávokat (3-5 mm),

nagyobb alapanyaggal való felhígulást (10 % felett) tapasztaltam és a vastagabb (1,0 mm

feletti) NiCrBSi újraolvasztott bevonatok egyszerűen elrepedtek.

A kevertlézer hőforrásokkal (LMD) végzett újraolvasztásnál sem előmelegítés nélkül, sem

előmelegítés alkalmazása mellett sem volt tapasztalható a rétegben repedés annak ellenére,

hogy egyszerre 40x8 mm-es fókuszfelület beállítása mellet 40 mm széles sáv került újra

olvasztásra és a vizsgált próbatestek a réteg minőségét tekintve kedvezőek voltak.

A kevert lézersugár hőforrás alkalmazása NiCrBSi réteg újraolvasztására első

kísérletsorozat volt és kedvező eredmény született. Ezt az eredmény elsősorban Dr. Balogh

András, Dr. Buza Gábor tanácsai alapján és Draskóczi Lászszló villamos mérnök nagyon jó

hozzáállása és gyakorlati hozzáállása és tanácsai nélkül aligha tudtam volna elérni.

Ugyanakkor ez a módszer és lehetőség arra kötelez, hogy tovább kell fejleszteni további

NiCrBSi ötvözetek és alaptestként használt anyagok kísérletekbe való bevonásával.

9. IPARI HASZNOSÍTÁSI LEHETŐSÉGEK

118


Az ipari gyakorlatban, különösen a járműipar területén, az acél alapanyagból készült

kopott alkatrészek felújításánál egyre nagyobb szerepet kap a NiCrBSi ötvözetek alkalmazása.

A bevonatok termikus szórással való felvitelét szolgáló korszerű szórási technológiák és a

rétegek minőségének javítását célzó eljárások fejlesztése a jövőben egyre nagyobb szerepet

kapnak. A járműipar fejlesztése kiemelt feladat Magyarországon, ebben a tekintetben

elsősorban az autóipar van előnyben. Ugyanakkor nem hanyagolható el a hazai vasúti, vagy a

városi autóbusz és villamosközlekedés sem. A hazai gyakorlatban az alkatrészek felújítása és

élettartam növelése nagy lehetőségeket rejt magában az anyaggal és energiával való

takarékosság területén. Ezen a területen számos korábbi sikertelen próbálkozás volt és sok

helyen az idejétmúlt elírásokhoz való kötődés (pl. a vasúti közlekedésben) meglehetősen

megnehezítik ezeknek a korszerű anyagoknak és technológiáknak a bevezetését. A NiCrBSi

ötvözetek alkalmazása számos területen (pl. az üvegipari szerszámok gyártásában) sok új

tapasztalatot hozott, azonban ezen a területen is nehézségekkel jár az új korszerűbb

technológiákra való átállás (pl. a plazmaíves felrakóhegesztésről a lézersugaras

felületmódosító technológiákra való átállás). A vasúti (metró, vagy elővárosi vasút)

közlekedés javító telephelyein nagyon sok tengelyt azért selejteznek le, mert azokat „nem

lehet hegesztéssel javítani”, mindezt teszik egy régi elavult előírás miatt. A járműipari

alkatrészek felújítása és élettartam növelése termikus szórással felvitt és lézersugaras

technológiával újraolvasztott NiCrBSi ötvözetű bevonatok alkalmazása új szemléletet igényel

a hagyományos merev előírásokkal szemben.

A termikus szórással felvitt NiCrBSi rétegek lézersugaras hőforrással való újraolvasztása a

járműipari alkalmazásoknál biztonságot is jelent, mivel koncentrált hőbevitel lehetővé teszi a

bevonat megfelelő megolvadását, a réteg gyenge adhéziós kötésének diffúziós-kohéziós

kötéssé való átalakítását. A lézersugaras technológiák alkalmazásakor az alaptest hőkezelési

állapota nem változik meg az alaptest teljes keresztmetszetében (mint pl. a lánggal végzett

újraolvasztásnál), így a munkadarab vetemedése jóval kisebb, vagy egyáltalán nem

következik be. A járműipari alkalmazásokon túl a jövőben várható a talajjal érintkező

mezőgazdasági szerszámok (pl. kapák, ekevasak, tárcsák) élettartam növelésére való

alkalmazás. Németországban a lézersugaras felületbevonás alkalmazásával nagyon jó

eredményeket értek el, ugyanakkor bizonyítást nyert, hogy megfelelő gépesítést alkalmazva

más megoldásokhoz képest a költségek csökkenthetők. A kétlépéses bevonat kialakítási

eljárás a jövőben széles perspektíva elé néz. Az első lépésben a kopásnak kitett felületek

felszórása NiCrBSi porral, majd a réteg újraolvasztása a következő lépésben úgy, hogy a szórt


119

bevonat egy sávban, folyamatosan kerüljön újraolvasztásra forradalmasíthatja ezeknek a

szerszámoknak a gyártását. A talaj nagyon intenzív koptató hatásával szembeni ellenálló

képesség további növelésére WC-nak, vagy TiC-nak a NiCrBSi porhoz való adagolásával

nyílik lehetőség. A kétlépéses technológia alkalmazása során az alaptest anyaga

(természetesen megfelelő hőbevitel esetén) nem olvad meg, így a réteg jó tulajdonságait az

alaptest kevésbé ellenálló anyaga nem fogja rontani.

A kétlépéses technológia alkalmazásának egy új iparága lehet még a kohászati alkatrészek

élettartam növelése. Ez a terület – mivel ezeken a helyeken az alkatrészek és szerszámok nagy

koptató igénybevételnek vannak kitéve és nagy anyaghiányokat kell pótolni - utópisztikusnak

tűnik a lézersugaras újraolvasztási technológia alkalmazása, de bizonyos lemezmegmunkáló,

vagy a készprofilt kialakító ún. készhengereknél bekövetkező javításnál a bevonat szélessávú

újraolvasztásának van létjogosultsága.

Az ipari felhasználás egy további területe az üvegipari alkalmazás. Ezen a területen nagyon

sok gondot jelent az, hogy a szerszám megmunkálása után jelentkeznek a bevonat hibái és ez

selejtet okoz. Ezen a felhasználási területen nem a legkeményebb bevonatot eredményező

NiCrBSi porminőséget kell választani (itt a 40 HRC keménységet adó NiCrBSi porokat kell

előnyben részesíteni.

Ugyan az ipari gyakorlatban nehéz mindenütt megvalósítani, de a kétlépéses technológia

(termikus szórás, lézersugaras újraolvasztás) akkor lesz igazán eredményes, ha azt gépesítik.

A gépesítés azt jeleneti, hogy a szórópisztoly és a munkadarab közötti távolság a teljes szórási

művelet alatt állandó értéken tartható. A lézersugaras újraolvasztásra is hasonló követelmény

vonatkozik: a réteg és a lézer sugárforrás közötti távolságot a művelet alatt nem szabad

változtatni. Mindezeket a megoldásokat csak egy jól szervezett, a célra megfelelő robotokkal

felszerelt üzemben lehet megteremteni.

Miskolc, 2018. november 9.

Molnár András

okleveles kohómérnök,

okleveles hegesztő szakmérnök, EWE/IWE

SUMMARY

120

SUMMARY

The use of thermal spraying and laser beam melting layers in the design of wear-resistant

coatings is gaining ground. Ni-based coatings are used to form surface layers exposed to

corrosion and abrasive effects mainly at elevated temperature. The B and Si content of the Ni-

based alloys facilitates the spraying and melting process. The presence of Si and B increases

the slurry and melting or crystallization temperature of the Ni-alloy. The presence of a well-

known B-effect of a wide variety of effects is approx. 3.6% by weight to facilitate the

formation of hard phases.

The Si alloy used to increase the slurry flow of the scattered layer did not yield the

theoretically expected result. Cr has an important role in the use of NiCrBSi alloys as it

increases the hardness of the scattered and melted layer applied and improves its mechanical

properties and significantly increases abrasion resistance.Some studies have provided

evidence that the modulus of elasticity (E) may also have a strong influence on the coating

resistance to abrasion. Various NiCrBSi alloys have been developed for coatings, primarily to

improve the mechanical properties of the coated layer and to predict the coating's abrasive

behavior with sufficient precision.

It is well known that the ratio of hardness (H) to elasticity modulus (E) is well suited to

characterizing the elastic deformation properties of the materials. The low and high speed

thermal sprays (LV FS and HVOF FS) are widely used to produce abrasive-resistant coatings.

These coatings are characterized by a low quality of high porosity (10 to 30%) and base metal

bonding (adhesive strength). To reduce the porosity of the coating and to improve the quality

of the bond between the layer and the parent metal, it can be easily controlled by melting the

scattered layer after laser beam. Coated coatings and products combined with subsequent laser

beam melting are characterized by increased resistance to corrosion and abrasion and

consequently a prolonged lifespan increase.

Because of the coating discontinuities (porosity, non-molten particles, non-metallic

inclusions), the scattered layer is not perfect. The laser beam melting to create a flawless,

solid layer helps to minimize porosity, so the coating will be completely solid. Due to the

refinement of the structure of the layer, the mechanical properties of the coating will be better

and the abrasion resistance will be significantly improved. Laser irradiation with concentrated

heat intake can cause cracks in the solidifying metal coating, which can be avoided by

preheating or controlled refluxing the specimen or workpiece.

The quality of the layer applied by thermal spraying can be clearly improved by laser beam

reflow. At the same time, I see numerous possibilities to convert the scattered layer to

metallurgical, while further refinement and cooling can be achieved by further quality

improvement.The design of the dissertation is based on the research experience and results

obtained so far.

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

121


Elsőként szeretném köszönetemet kifejezni témavezetőmnek Dr. Balogh András egyetemi

docensnek az értekezés szakmai tartalmában nyújtott segítségéért, építő kritikai

megjegyzéseiért, a többéves aktív közös publikációs tevékenységért és a hegesztés iránti

elköteleződésem 1974. óta tartó erősítéséért. Külön köszönetemet fejezem ki Dr. Buza Gábor

professzor úrnak – aki minden esetben mellettem volt a kutatásban és tanácsokkal segítette a

munkámat. Köszönet illeti Dr. Lukács János professzor urat, aki intézet- és laborvezetőként a

kutatómunkámhoz szükséges személyi és tárgyi feltételeket biztosította. Köszönetemet

szeretném kifejezni Dr. Tisza Miklós professzor úrnak, aki tanszékvezetőként és a Sályi

István Gépészeti Tudományok Doktori Iskola vezetőjeként szakmai tanácsaival aktívan

segítette a munkámat. Köszönetemet szeretném kifejezni a Fémtani és Képlékenyalakítástani

Intézeti Tanszék részéről Kovács Árpád mérnöktanárnak a pásztázó elektronmikroszkóppal

készített felvételekért, Barkóczi Péter egyetemi docens úrnak az optikai mikroszkópos

vizsgálatokban nyújtott segítségéért, Benke Márton egyetemi docens úrnak a röntgen

diffrakciós vizsgálatokban nyújtott segítségéért, Fazekas Lajos főiskolai tanár úrnak a

termikus szórás elvi kérdésiben folytatott konzultációkért, Gindert-Kele Ágnes egyetemi

docens asszonynak és Pálinkás Sándor egyetemi adjunktus úrnak a mezőgazdasági

szerszámok élettartam növelésében folytatott rendszeres konzultációért, Márkus Zoltán

Műhelyvezetőnek a próbatestek szakszerű megmunkálásáért, és Márkus Zoltánné

laborvezetőnek a próbatestek előkészítésében végzett munkájáért.

Külön köszönetemet fejezem ki Gáti Györgynek és Gáti Györgynének – akik több

évtizeden át önzetlenül segítettek a fordítási, szerkesztési és lektorálási munkákban.

Dr. Csabai Zsoltnak külön köszönöm az kísérletekhez szükséges anyagok megvásárlásban

nyújtott anyagi segítségét.

Külön köszönetemet fejezem ki Rolek Alfrédnek az Edelstahlwerke Böhler

főmunkatársának, aki önzetlenül segítette a munkámat a termikus szórásban, felület

előkészítésben és a gyakorlati szakmai tanácsokkal látott el. A következőkben szeretném

köszönetemet kifejezni a Miskolci Egyetem Anyagtudományi Intézet valamennyi oktató és

dolgozó munkatársának az értekezés megvalósításában a maga területén nyújtott segítségért.

Az Intézet műhely- és labor dolgozói közül szeretném kiemelten megköszönni Szentpéteri

László és Csukás Géza anyagvizsgáló mérnököknek a mérések végrehajtása során, Külön

szeretném megköszönni a Draskóczi László tulajdonos- ügyvezetőnek a Budai Benefit Lézer


122

Kft.-nek az újraolvasztási kísérletekhez és a publikációs tevékenységemhez nyújtott

támogatását, a vállalat hegesztőmérnökeivel,

Végül, de nem utolsó sorban szeretném megköszönni feleségemnek, Takács Margitnak és

családomnak a tanulmányaimban és a PhD értekezésem elkészítésében nyújtott sokoldalú

támogatását és megértő türelmét.

IRODALOMJEGYZÉK

123

IRODALOMJEGYZÉK

[1] Knotek, O., Lugscheider, E. und Eschnauer, H.: Hartlegierungen zum verschleiss –

schutz, Verlag Stahleisen M. B. H. Düsseldorf, (1975.)

[2] Aluru, R, Gale, WF, Chitti, SV, Sofyan, N, Love, RD, Fergus, JW.: Transient liquid

phase bonding of dissimilar nickel base superalloys—wettability, microstructure and

mechanical properties. Mater Sci Technol 24 (5): 517–528 (2008.)

[3] Ruiz-Vargas, J., Siredey-Schwaller, N., Gey, N., Bocher, P., Hazotte, A.:

Microstructure development during isothermal brazing of Ni/BNi-2 couples. J Mater

Process Technol 213:20–29 (2013.)

[4] Ming, S. A., Ang, A., Sanpo, N., Sesso, M. L., Sun, Y., K., and Berndt, C. C.: Thermal

Spray Maps: Material Genomics of Processing Technologies Journal of Thermal Spray

Technology · pp. 1170 -1183. (October 2013).

[5] Lim, J. J., Sujecki S., Senior, L. L., Zhang, Z., Paboeuf, D., Pauliat, G., Lucas-Leclin,

G., Georges, P., Roderick, MacKenzie, C. I., Hasler K. H., Sumpf, B., Wenzel, H. Gotz,

E., Thestrup, B., Petersen, P. M., Michel, N., Krakowski, M., and Larkins, E. C.:

Design and Simulation of Next-Generation High-Power, High-Brightness Laser Diodes

Journal of Selected Topics in Quantum electronics, Vol. 15, No. 3, p. 993. (May/June

2009.)

[6] Strohmaier, S. G., Erbert, G., Rataj, T., Meissner-Schenk, A. H., Loyo-Maldonado V.,

Carstens, C., Zimer, H., Schmidt, B., Kaul, T., Karow, M. M., Wilkens, M., Crump,

P.: Forward development of kW-class power diode laser bars High-Power Diode Laser

Technology XVI, 1051409 (7 May 2018.)

[7] Buza, G., Lézersugaras technológiák I. EDUTUS Főiskola (2012.)

[8] Bitay, E.,: Lézeres felületkezelés és modellezés Erdélyi Múzeum Egyesület, Kolozsvár,

(2007.)

[9] Hecht, J,: Short history of laser development Optical Engineering pp.49-99, 091002

September (2010.)

[10] Tokunaga, T., Nishio, K., Ohtani, H. and Hasebe, M.: Phase Equilibria in the Ni–Si–B

System Materials Transactions, Vol. 44, No. 9 (2003) pp. 1651 to 1654 (2003.)

[11] Ohsasa, K., Shinmura, T., Narita, T.: Numerical modeling of the transient liquid phase

bonding process of Ni using Ni-B-Cr ternary filler metal. Journal of Phase Equilibria

20(3):199–206. (1999.)

[12] Schuster, J. C., Du, Y.: Experimental investigation and thermodynamic modeling of

the Cr-Ni-Si system. Metall Mater Trans A 31A:1795–1803 (2000.)

[13] Harper, D., Tydings, G.: The solid state of metal powders in metal fabrication Thermal

spray and weld overlay applications are poised for growth The Fabricator December 3.

(2015.)

[14] Deutsche Edelstahlwerke GmbH: Metal powders and continuous cast rods (2011.)

[15] Peaslee, R. L.: Brazing footprints. : Wall Colmonoy Corporation, pp. 196–198. ISBN:

0–9724479–0-3, (2003.)

http://spie.org/profile/Stephan.Strohmaier-147602

http://spie.org/profile/Gotz.Erbert-14824

http://spie.org/profile/Thomas.Rataj-5224

http://spie.org/profile/Berthold.Schmidt-24035

http://spie.org/profile/Thorben.Kaul-4008808

http://spie.org/profile/Martin.Wilkens-4064938

http://spie.org/profile/Paul.Crump-27320

https://www.thefabricator.com/author/dale-harper

https://www.thefabricator.com/author/gary-tydings

https://www.thefabricator.com/publication/fab/december-2015

https://www.thefabricator.com/publication/fab/december-2015

IRODALOMJEGYZÉK

124

[16] American Welding Society Technical Activities Committee: Specification for filler

metals for brazing and braze welding, American Welding Society Doral, Florida.

ISBN: 978-0-87171-790-0, (2011.)

[17] Huang, S., Sun, D., Xu, D., Wang, W. Xu H.:Microstructures and Properties of

NiCrBSi/WC Biomimetic Coatings Prepared by Plasma Spray Welding Journal of

Bionic Engineering 12 pp. 592–603. (2015.)

[18] Ready, J. F., LIA Handbook of Laser Materials Processing, Chapter 8: Surface

Treatment: Glazing, Remelting, alloying, cladding, and cleaning, Laser Institute of

America, p. 263-297. (2001).

[19] Bandyopadhyay, R., Nylén, P. A computational fluid dynamic analysis of gas and

particle flow in flame spraying. J. Thermal Spray Technology 12(4):492–503 (2003.)

[20] Wigren, J., On-line diagnostics of traditional flame spraying as a tool to increase

reproducibility. Proceedings of national thermal spray conference. ASM International,

Materials Park, OH, pp. 675–681 (1996.)

[21] Nylén, P., Bandyopadhyay, R. A computational fluid dynamic analysis of gas and

particle flow in flame spraying. Thermal spray: surface engineering via applied

research. ASM International, Materials Park, OH, pp. 237–244 (2000.)

[22] Bakan, E., Mauer, G., Sohn, Y. J., Koch, D. and Vaßen R.: Application of High-Velocity

Oxygen-Fuel (HVOF) Spraying to the Fabrication of Yb-Silicate Environmental Barrier

Coatings Coatings, 7, 55. (2017.)

[23] Heiman, R. B.: Plasma Spray Coating: Principles and Applications. WILEY-VCH

Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim ISBN: 978-3-527-32050.9 (2008.)

[24] Ružić, J., Vilotijević, M., Božić, D., Raić, K. Understanding plasma spraying process

and characteristics of dc-arc plasma gun Metall. Materials Engineering Vol 18 (4) pp.

273-282 (2012.) Association of Metallurgical Engineers of Serbia AMES Scientific

paper UDC: 667.634.3

[25] Altuncu, E., Ustel, F.: Adhesion properties of the plasma spray coatings Metal 2012. 23.

- 25. 5. Brno, (2012.)

[26] Müller, M., Schiller, G., Gitzhofer, F., Boulos, M. I. Suspension plasma spraying for the

preparation of perovskite powders and coatings. In: 1997 National Thermal Spray

Conference, Indianapolis, IN (1997.)

[27] Kovarik, R., Fan O.X., Boulos, MI In-flight properties of W particles in an Ar-H2

plasma.Journal of Therm Spray Technology 16:229–237 (2007.)

[28] Kovarik, R., Fan O.X., Boulos, MI In-flight properties of W particles in an Ar-H2

plasma.Journal of Therm Spray Technology 16:229–237 (2007.)

[29] Müller, M., Henne, R., Schiller, G., Boulos, M. I., Gitzhofer, F., Heinmann, R. B.

Radiofrequency suspension plasma spraying of cobalt spinel anodes for alkaline water

electrolysis. In: International thermal spray conference (ITSC’98), vol 2, Nice, France,

pp 1523–1527 (1998.)

[30] Mailhot, K., Gitzhofer, F., Boulos, M. I. Supersonic induction plasma spraying applied

to dense yttria stabilized zirconia electrolyte coatings. In: 13th international symposium

on plasma chemistry- ISPC’13, vol. 3, Beijing, China, pp. 1445–1450 (1997.)

[31] Mailhot, K., Gitzhofer, F., Boulos, M. I. Supersonic induction plasma spraying of dense

YSZ electrolyte membranes. In: 1997. national thermal spray conference NTSC’97,

Indianapolis, IN (1997.)

[32] Uchiyama, F., Tsukamoto, K., Agatsuma, K., Yanagisawa, T., Okuo, T., Kaga, Y. and

Yamaoka, S.: Manufacture of high superconducting films with a laser spraying

process. 13th

Intemational Thermal Spray Conference, Orlando, Florida, USA, 28 May-

5 (1992) June, 27-31.

IRODALOMJEGYZÉK

125

[33] Schaefer, R. J., Ayers, J. D.: Laser Spraying NAVY Washington DC US Patent No.:

4,200,669 Apr. 29, (1980.)

[34] Matsuda, J., Utsumi, A., Janoda, M., Yano, T.: Laser Spraying process US Patent No.:

4,947,463 Aug. 7, (1990.)

[35] Uchijama, F., Tsukamoto, K., Ohno, Y., Kaga, Y., Momma, A.: Method for Producing

Object by Laser Spraying and Apparatus, for Conducting the Method, US Patent, No.:

5,208,431, May 4, (1993.)

[36] Girish, D. R., Paul C. P., Gandhic, B. K., Jain, S. C.: Erosion wear behavior of laser

clad surfaces of low carbon austenitic steel Wear. – Vol. 266. – P. 975-987. (2009).

[37] Xuan, H.-F., Wang, Q. Y., Bai, S. L.: A study on microstructure and flame erosion

mechanism of a graded Ni–Cr–B–Si coating prepared by laser cladding / Surface and

Coatings Technology. –Vol. 244. – p. 203-209. (2014.)

[38] Rojacz, H., Zikin, A., Mozelt, C.: High temperature corrosion studies of cermet particle

reinforced NiCrBSi hardfacings / et al. // Surface and Coatings Technology. – Vol. 222.

pp. 90-96. (2013.)

[39] Żórawski, W., Skrzypek, S. J.: Tribological properties of plasma and HVOF-sprayed

NiCrBSi–Fe2O3 composite coatings /Surface and Coatings Technology. – Vol. 220. –

pp. 282-289. (2013.)

[40] Xu, G., Kutsuna, M., Liu, Z., Zhang, H.: Characteristics of Ni-based coating layer

formed by laser and plasma cladding processes / Materials Science and Engineering: A.

– Vol. 417. – pp. 63-72. (2006.)

[41] Xu, G., Kutsuna, M., Liu, Z.: СO2 laser cladding and plasma cladding of Ni-based alloy

powder on the SUS316LN stainless steel / JSME International Journal: C.– Vol. 49. – Is.

2. – pp. 370-378. (2006.)

[42] Gómez-del, Río T., Garrido, M. A., Fernandez, J. E.: Influence of the deposition

techniques on the mechanical properties and microstructure of NiCrBSi coatings /

Journal of Materials Processing Technology. – Vol. 204. – Is. 1-3. – P. 304-312. (2008.)

[43] Conde, F., Zubiri, J.: Cladding of NiCrBSi coatings with a high power diode laser,

Materials Science Enginering A, 334, 233–238. (2002.)

[44] Zhu, C., Li, P.,Javed, A., Liang, G. Y. and Xiao, P.: An investigation on the

microstructure and oxidation behavior of laser remelted air plasma sprayed thermal

barrier coatings Surface and Coatings Technology Volume 206, Issue 18, Pages 3739-

3746 (15 May, 2012.)

[45] Serres, N., Hlawka, F., Costil, S., Langlade, C., Machi, F., Corrosion properties of in

situ laser remelted NiCrBSi coatings comparison with hard chromium coatings, J.

Materials Processing Technol., Vol. 211, p. 133-140 (2011.)

[46] Tuominen, J., Vuoristo, P., Mäntylä, T., Vihinen, J., Andersson, Corrosion behavior of

HVOFsprayed and Nd-YAG laser remelted high-chromium, nicel-chromium coatings,

Journal of Thermal Spray Technology, Vol. 11, No. 2, p. 233-243 (2001.)

[47] Serres, N., Hlawka, F., Costil, S., Langlade, C., Machi, F., Microstructure of Metallic

NiCrBSi Coatings manufactured via Hybrid Plasma Spray and In Situ Laser Remelting

Process, J. Therm. Spray Technol., Vol. 20, no.1-2, p. 336-343 (2011.)

[48] Ruetering, M.: Laser Cladding and Hardening Background with Diode Lasers,

Laserline GmbH.

[49] Fritsche, H., Ferrario, F., Koch, R., Krusche, B., Pahl, U., Pflueger, S., Groh, A. and

Gries, W., Eibl, F., Kohl, S., Dobler M.: Direct diode lasers and their advantages for

materials processing and other applications Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-

Nürnberg, Konrad-Zuse-Str. 3/5, 90152 Erlangen, Germany

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0257897212001958#!





https://www.sciencedirect.com/science/journal/02578972

https://www.sciencedirect.com/science/journal/02578972/206/18

IRODALOMJEGYZÉK

126

[50] Gross, T., Ristau, D., Poprawe, R.: Diode laser modules of highest brilliance for

materials processing Proceedings of SPIE - The International Society for Optical

Engineering · (May 2002.)

[51] Rütering M.: Optimizing components and surfaces with diode laser – generating,

cladding and hardening of products, Laserline GmbH.

[52] Jenoptik GmbH. High-power diode lasers: tools of light for industry and medicine

Flexible power scaling towards healthcare solutions using reliable and robust diode

laser stacks. Vertical diode laser stacks: qcw, actively cooled JOLD-x-QANN-xA

[53] Bachmann, F.: Hochleistungs-Diodenlaser für die Materialbearbeitung”, Physikalische

Blätter, 3, 63-67, (2001.)

[54] Russek, U. A., Otto, G., Poggel, M.:“Verbindliche Nähte”, Laser-Praxis, 1, 14-16,

(2001.)

[55] Brand, T., Schmidt, I.,: 'Design and performance of a compact 600 W cw Nd:YAG rod

laser system pumped by microchannel-cooled stacked diode laser arrays', Technical

Digest Conference on Lasers and Electro-Optics Europe, Sept. 8-13, p.4. (1996.)

[56] Fraunhofer Institut, Werkstoff - und Strahitechnik communications., Winterbergstr. 28,

Dresden, Rochler et. al., private

[57] Wagner, M.: Lokales Laserumschmelzverfestigen von crashbelasteten

Karosseriefeinblechstrukturen Hrsg.: Fraunhofer IWS, Dresden 2018, 146 S., zahlr.,

teils farb. Abb. u. Tab., Softcover Fraunhofer Verlag

[58] Graf, B.: Laser-Pulver-Auftragschweißen in der additiven Prozesskette für Legierungen

aus dem Turbomaschinenbau Berichte aus dem Produktionstechnischen Zentrum

Berlin Fraunhofer Verlag ISBN 978-3-8396-1387-0

[59] Moser, R.: Laser-µ-Bearbeitung von GaN-basierten Leuchtdioden mit ultrakurzen

Laserpulsen, Stuttgart: Fraunhofer Verlag, 2013, II, 184 pp. Zugl.: Freiburg/Brsg.,

Univ., Diss., 2013 ISBN: 3-8396-0600-4

[60] Mrdak, M., Bajić, N., Veljić, D., Rakin, M., Pekez, J., Karastojković, Z.: Testing

adhesive bond strength and fracture mechanisms of thicker and porous plasma spray

coatings ISSN: 1584-2665 a free-access multidisciplinary publication of the Faculty of

Engineering Hunedoara

[61] González, R., Cadenas, M., Fernández, R., Cortizo, J.L. and Rodríguez, E. Wear

Behaviour of Flame Sprayed NiCrBSi Coating Remelted by Flame or by Laser. Wear,

262, 301-307. (2007.)

[62] Serres, N., Hlawka, F., Sophie Costil, S., Langlade, C., Machi, F.: Combined plasma

spray and in situ laser melting treatment of NiCrBSi powder. Journal of

Optoelectronics and Advanced Materials, 12 (3), pp.505-510. (2010.)

[63] Fernandez, E., Cadenas, M., Gonzalez, R., Navas, C., Fernandez, R. and J. de

Damborenea, Wear behaviour of laser clad NiCrBSi coating, Wear 259: 870-875.

(2005.)

[64] Serres, N., Hlawka, F., Costil, S., Langlade, C., Machi, F.: Microstructures of Metallic

NiCrBSi Coatings Manufactured via Hybrid Plasma Spray and In Situ Laser

Remelting Process Therm. Spray Technol. 20 (1–2) 336–343. (2011.)

[65] Miguel, J. M., Guilemany, J. M., Vizcaino, S.: Tribological study of NiCrBSi coating

obtained by different processes. Tribology International. 36, p. 181–187. (2003.)

[66] Serres, N., Hlawka, F., Costil, S., Langlade, C., Machi, F., Cornet, A.: Dry coatings

and ecodesign part.2 – Tribological performances, Surface Coatings Technology., Vol.

204, p. 197-204 (2009.)

[67] Tuominen J., Vuoristo P., Mantyla T., Ahmaniemi S., Vihinen J. and Andersson P. H.,

Corrosion Behavior of HVOF-Sprayed and Nd-YAG Laser- Remelted High-Chromium,

Nickel-Chromium Coatings, J. Therm. Spray Technol.,11, 233-243, (2002).

https://www.bookshop.fraunhofer.de/buch/lokales-laserumschmelzverfestigen-von-crashbelasteten-karosseriefeinblechstrukturen/249495

https://www.bookshop.fraunhofer.de/buch/lokales-laserumschmelzverfestigen-von-crashbelasteten-karosseriefeinblechstrukturen/249495

https://www.bookshop.fraunhofer.de/reihe/Berichte-aus-dem-Produktionstechnischen-Zentrum-Berlin

https://www.bookshop.fraunhofer.de/reihe/Berichte-aus-dem-Produktionstechnischen-Zentrum-Berlin

http://publica.fraunhofer.de/authors/Moser,%20R.

IRODALOMJEGYZÉK

127

[67] González, R., García, M. A., Penuelas, I., Cadenas, M., Fernández, M. R., Hernández

Battez, A., Felgueroso, D.: Microstructural study of NiCrBSi coatings obtained by

different processes Wear 263 619–624. (2007.)

[68] García, A., Cadenas, M., Fernández, M. R., Noriega, A.:Tribological effects of the

geometrical properties of plasma spray coatings partially melted by laser Wear 305. 1–

7. (2013.)

[69] Bolelli, G.; Bonferroni, B.; Laurila, J.; Lusvarghi, L.; Milanti, A.; Niemi, K.;

Vuoristo, P. Micromechanical properties and sliding wear behaviour of HVOF-

sprayed Fe-based alloy coatings. Wear 276–277, 29–47. (2012.)

[70] Milanti, A., Koivuluoto, H., Vuoristo, P., Bolleli, G., Bozza, F., Lusvarghi, L.:

Microstructural Characteristics and Tribological Behavior of HVOF-Sprayed Novel

Fe-Based Alloy Coatings Coatings 4 98–120 (2014.)

[71] Matsubara, M. Kumagawa, Y. Sochi and A. Notomi, “Application of self-fused alloy

coating by HF induction heating”, Thermal Spraying--Current Status and Future

Trends, Kobe, Japan, Vol. 1, 1001–1004. (1995.)

[72] Kim, H. J., Kim, Y.J.: Microstructural evaluations of the Plasma transferred arc

coated layers on the hardness, wear resistance and corrosion for the hardfacing of

Ni- and Co-based alloys, in: Proceedings of the International Thermal Spray

Conference, Nice/France, pp. 217–224 (1998.)

[73] Metals Handbook, Welding, Brazing and Soldering, vol. 6, American Society for

Metals, (2000.)

[74] Lin, L., Hanb, K.: Optimization of surface properties by flame spray coating and

boriding. Surface Coatings Technology 106:100–105 (1998)

[75] Planche, M.P., Liao, H., Normand, B., Coddet, C.: Relationships between NiCrBSi

particle characteristics and corresponding coating properties using different thermal

spraying processes. Surface Coatings Technology 200:2465–2473 (2005)

[76] Navas, C., Colaco, R., de Damborenea, J., Vilar, R.: Abrasive wear behaviour of laser

clad and flame sprayed-melted NiCrBSi coatings. Surface Coatings Technology

200:6854–6862 (2006)

[77] Sakata, K., Nakano, K., Miyahara, H., Matsubara, Y., Ogi, K.: Microstructure control

of thermally sprayed co-based self-fluxing alloy coatings by diffusion treatment.

Journal of Thermal Spray Technology 16(5–6):991–997 (2007)

[78] Harsha, S., Dwivedi, D. K., and Agarwal, A.: Influence of CrC addition in Ni-Cr-Si-B

flame sprayed coatings on microstructure, microhardness and wear behaviour. Int

Journal of Advanced Manufacture Technology

[79] Zhang, G., Liao, H., Yu, H., Costil, S., Mhaisalkar, S.G., Bordes, J-M., Coddet, C.:

Deposition of PEEK coatings using a combined flame spraying–laser remelting

process. Surface Coatings Technology 201:243–249 (2006)

[80] Vijaya, B.M., Krishna Kumar R., Prabhakar, O., Gowri Shankar, N.: Simultaneous

optimization of flame spraying process parameters for high quality molybdenum

coatings using Taguchi methods. Surface Coatings Technology 79:276–288 (1996)

[81] Yang-Feng, T., Jun, L., Ying-Hao, L., Lie-Feng, H.: Effect of heat treatment on

residual stress and wear behaviors of the TiNi/Ti2Ni based laser cladding composite

coatings Optics and Laser Technology 97 379–389 (2017)

[82] Bergant, Z. and Grum, J.: Quality Improvement of Flame Sprayed, Heat Treated, and

Remelted NiCrBSi Coatings Journal of Thermal Spray Technology, Vol. 18, no. 3, p.

380-390 (September 2009.)

[83] Sun, R. L., Mao, J. F., Yang, D. Z.: Microscopic morphology and distribution of TiC

phase in laser clad NiCrBSiC–TiC layer on titanium alloy substrate, Surface Coatings

Technology 155 203–207. (2002.)

IRODALOMJEGYZÉK

128

[84] Vahid, F., Masoud, A., Stephen, F.C., Amir, K.: Impact of localized surface

preheating on the microstructure and crack formation in laser direct deposition of

Stellite 1 on AISI 4340 steel, Applied. Surface Science 257 1716–1723. (2010.)

[85] Fallahi, A., Jafarpur, K., Nami, M. R.: Analysis of welding conditions based on

induced thermal irreversibilities in welded structures: cases of welding sequences and

preheating treatment, Science. Iran 18 (3) 398–406. (2011.)

[86] Huang, Y.J.: Characterization of dilution action in laser-induction hybrid cladding,

Optics & Laser Technology. 43 (2011) 965–973.

[87] Ravnikar, D., Narendra Dahotre, B., Gruma, J.: Laser coating of aluminum alloy

EN AW 6082-T651 with TiB2 and TiC: microstructure and mechanical

properties, Applied. Surface. Science. 282 914–922. (2013)

[88] Zeglinski, J., Svard, M., Karpinska, J., Kuhs, M.: Analysis of the structure and

morphology of fenoxycarb crystals, Journal of Molecular Graphics and Modelling

5392–99. (2014.)

[89] Wang, X. H., Zhang, M., Liu, X.M., Qu, S.Y., Zou, Z.D.: Microstructure and wear

properties of TiC/FeCrBSi surface composite coating prepared by laser

cladding, Surface and Coatings Technology 202 3600–3606. (2008.)

[90] Yang, S. N., Chen, Liu, W.J., Zhong, M.L., Wang, Z.J., Kokawa, H.: Fabrication of

nickel composite coatings reinforced with TiC particles by laser cladding, Surface and

Coatings Technology 183 (2004) 254–260.

[91] Savrai, R.A.: The Behavior of Gas Powder Laser Clad NiCrBSi Coatings

Under Contact Loading / R.A. Savrai, A.V. Makarov, N.N. Soboleva,

Journal of Materials Engineering and Performance. Vol. 25(3). P.

1068-1075. (2016.)

[92] Shang, S.: Laser beam profile modulation for microstructure control in

laser cladding of an NiCrBSi alloy / S. Shang, Dan Wellburn, Y.Z. Sun, et al. //

Surface and Coatings Technology. Vol. 248. – P. 46-53. (2014.)

[93] Finch, C.B. Cavin, O.B., Becher, P.F.:Crystal growth and properties of trinickel

boride, Ni3B / Journal of Crystal Growth. Vol. 67. – P. 556–558. (1984.)

[94] Oliver W.C. An improved technique for determining hardness and elastic modulus

using load and displacement sensing indentation experiments /

W.C. Oliver, J.M. Pharr // Journal of Materials Research. Vol. 7. – No. 6.– P. 1564-

1583. (1992.)

[95] Hainsworth, S.V.: Using nanoindentation techniques for the characterization of

coated systems: a critique / Surface and Coatings Technology. –– Vol. 61. – Is. 1-3. –

P. 201-208. (1993.)

[96] Mayrhofer, P.H., Mitterer, C. Musil J.: Structure-property relationships in single- and

dual phase nanocrystalline hard coatings Surface and Coatings Technology.

Vol.174–175. – P.725-731. (2003.)

[97] Makarov, A.V., Korshunov, Yu, L.G., Malygina, I., Solodova, I. L.: Raising the heat

and wear resistances of hardened carbon steels by friction strengthening treatment

Metal Science and Heat Treatment. – Vol. 49. – Is. 3-4. – P. 150-156. (2007.)

[98] Shabana, M.M.M. Sarcar, K.N.S. Suman, Kamaluddin S.: Tribological and Corrosion

behavior of HVOF Sprayed WC-Co, NiCrBSi and Cr3C2-NiCr Coatings and analysis

using Design of Experiments Materials Today: Proceedings, Volume 2, Issues 4–5,

Pages 2654-2665 (2015.)

[99] Li, G. l., Li,Y. l. Dong, T. s., Wang, H. d., Zheng, X. d. and Zhou, X. k.:

Microstructure and Wear Resistance of TIG Remelted NiCrBSi Thick Coatings,

Advances in Materials Science and Engineering Volume, Article ID 8979678, 10

pages (2018.)

https://www.sciencedirect.com/journal/optics-and-laser-technology

https://www.researchgate.net/journal/1093-3263_Journal_of_Molecular_Graphics_and_Modelling

https://www.researchgate.net/journal/1093-3263_Journal_of_Molecular_Graphics_and_Modelling

https://www.sciencedirect.com/journal/surface-and-coatings-technology/vol/244

IRODALOMJEGYZÉK

129

[100] Miguel, J. M., Guilemany, J.M., Vizcaino, S.: Tribological study of NiCrBSi coating

obtained by different processes, Tribol. Int. 36 181–187. (2003.)

[101] Sidhu, T. S., Prakash S., Agrawal, R. D.: A comparative study of hot corrosion

resistance of HVOF sprayed NiCrBSi and Stellitee-6 coated Ni-based super alloy at

900°C, Mater. Sci. Eng. 445 210–218. (2007.)

[102] González, R., García, M. A., Peñuelas, I., Cadenas, M., Fernández, M. d. R., Battez, A.

H. and Felgueroso, D.: Microstructural study of NiCrBSi coatings obtained by

different processes, Wear, vol. 263, 2007, pp. 619-624.

[103] Houdková S., Smazalová, E., Vostřák, M., Schubert, J.: Properties of NiCrBSi

coating, as sprayed and remelted by different technologies Surface & Coatings

Technology 253 14–26 (2014.)

[104] Guang, J. L., Jun, L. Xing, L.: Effects of high temperature treatment on microstructure

and mechanical properties of laser-clad NiCrBSi/WC coatings on titanium alloy

substrate Materials Characterization 98 (2014) 83–92

[105] AWS, Thermal Spraying: Practice, Theory, and Application. Miami: American

Welding Society, (1985.)

[106] Kim, H. J., Hwang, S.Y., Lee, C.H. and Juvanon, P.: Assessment of wear performance

of flame sprayed and fused Ni-based coatings, Surface and Coatings Technology, vol.

172, pp. 262-269. (2003.)

[107] Dejun, K., Benguo Z.: Effects of loads on frictionewear properties of HVOF sprayed

NiCrBSi alloy coatings by laser remelting Journal of Alloys and Compounds 705

700e707 (2017.)

[108] Xuliang, C., Xunpeng, Q., Zhenhua, Z., Kai G.: Microstructural evolution and wear

properties of the continual local induction cladding NiCrBSi coatings Journal of

Materials Processing Tech. 262 257–268. (2018.)

[109] Korobov, J. International Thermal Spray Conference and Exposition ITCS 2010:

Review and Analysis. Thermal Spray – Modern Situation. Materials of International

Scientific and Practical Seminar (28th – 29th of September, 2010), Yekaterinburg, pp.

4 – 24. (2010.)

[110] Bach, F.-W., Laarmann, A., Wenz, T. (eds). Modern Surface Technology. Germany,

325 p. (2006.)

[111] Kim, H.-J., Hwang, S.-Y., Lee, Ch.-H., Juvanon, P. Assessment of Wear Performance

of Flame Sprayed and Fused Ni-based Coatings Surface and Coating Technology 172

pp. 262 – 269. (2003)

[112] Taghavi, F., Saghafian, H., Kharrazi, Y. H. K. Study on the Effect of Prolonged

Mechanical Vibration on the Grain Refinement and Density of A356 Aluminum Alloy

Materials and Design 30. pp. 1604 – 1611. (2009.)

[113] Chirita, G., Stefanescu, I., Soares, D., Silva, F. S. Influence of Vibration on the

Solidification Behavior and Tensile Properties of an Al-18 wt % Si Alloy Materials

and Design 30. pp. 1575 – 1580. (2009)

[114] Foroozmehr, E., Lin, D., Kovacevic, R. Application of Vibration in the Laser Powder

Deposition Process Journal of Manufacturing Process 11 pp. 38 – 44. (2009)

[115] Wang, S., Li, H., Chen, X., Chi, J., Li, M., Chai, L., Xu, H. Improving Microstructure

and Wear Resistance of Plasma Clad Fe-based Alloy Coating by a Mechanical

Vibration Technique during Cladding Materials Science and Engineering A 528 pp.

397 – 401. (2010)

[116] Jurčius, A. Effect of Vibratory Treatment on Residual Stresses in Structural Steel

Weldments. Doctoral Dissertation, Vilnius: (2010.)

IRODALOMJEGYZÉK

130

[117] Aoki, S., Nishimura, T., Hiroi, T. Reduction Method for Residual Stress of Welded

Joint Using Random Vibration Nuclear Engineering and Design 235 (14) pp. 1441 –

1445. (2005)

[118] Škamat, J., Valiulis, A. V., Černašėjus, O. The Influence of Mechanical Vibrations on

Properties of Ni-based Coatings Journal of Vibroengineering 12 (4) pp. 604 – 610.

(2010)

[119] Lebaili, S., Durand-Charre, M., Hamar-Thibault, S. The Metallurgical Structure of As-

solidified Ni-Cr-B-Si-C Hardfacing Alloys Journal of Materials Science 23 (1988)

[120] Škamat, J., Valiulis, A. V., Kurzydłowski, K. J., Černašėjus, O., Lukauskaitė, R.,

Zwolińska, M.: NiCrSiB Thermal Sprayed Coatings Refused under Vibratory

Treatment, Materials Science (Medžiagotyra). Vol. 19, No. 4. ISSN 1392–1320 (2013.)

[121] Liang,-Y. C., Tianxiang. X., Sheng, L., Ze-Xin, W., Shujin, C., Lai-Chang, Z.:

Improved hardness and wear resistance of plasma sprayed nanostructured NiCrBSi

coating via short-time heat treatment Surface & Coatings Technology 350 (2018)

436–444

[122] Jiangwei, L., Yan, W., Costil, S., Bolot, R.: Numerical and experimental analysis of

molten pool dimensions and residual stresses of NiCrBSi coating treated by laser post-

remelting Surface & Coatings Technology 318 341–348 (2017.)

[123] Zhao, W.-M., Wang, Y., Dong, L.-X., Wu, K.-Y., Xue, J.: Corrosion mechanism of

NiCrBSi coatings deposited by HVOF, Surf. Coat. Technol. 190 293–298, (2005.)

[124] Liu, J., Bolot, R., Costil, S., Planche, M.-P.: Transient thermal and mechanical

analysis of NiCrBSi coatings manufactured by hybrid plasma spray process with in-

situ laser remelting, Surface Coatings Technology 292 132–143 (2016.)

[125] Serres, N., Hlawka, F., Costil, S., Langlade, C. F. Machi, F.: An investigation of the

mechanical properties and wear resistance of NiCrBSi coatings carried out by in situ

laser remelting Wear 270 640–649, (2011.)

[126] Yiwenn, L., Ronglu, S., Ying, T.,Wei, N.: Microstructure and phase transformations

in laser clad CrxSy/Ni coating on H13 steel Optics and Lasers in Engineering 66 181–

186 (2015.)

[127] Zanella, C., Lekka, M., Bonora, P. L. Effect of Ultrasound Vibration during

Electrodeposition of Ni-SiC Nanocomposite Coatings Surface Engineering 26 (7) pp.

511 – 518. (2010)

[128] Zheng, H. Y., An., M. Z. Electrodeposition of Zn-Ni-Al2O3 Nanocomposite Coatings

under Ultrasound Conditions Journal of Alloys and Compounds 459 (1 – 2) pp. 548 –

552. (2008.)

[129] Walker, C., Walker, R. Effect of Ultrasonic Agitation on Some Properties of

Electrodeposits Electrodeposition and Surface Treatment 1 (6) pp. 457 – 469. (1973)

[130] Abramov, O., Horbenko, I., Shvegla, Sh. Ultrasound Treatment of Materials. Moskva,

1984: 280 p. (in Russian).

[131] EN ISO 4287 szabvány

[132] EN ISO 16610-21 szabvány

[133] (EN ISO 8785) szabvány

[134] DIN EN ISO 11562: 1998 szabvány

[135] Rückert, M., Wigren, J. and Svantesson, J.: Metallographic preparation of plasma

sprayed ZrO2 coatings sprayed under varying conditions. Practical Metallography, 28,

227-237 pp . (1991.)

[136] Eissner, G., Kunkel, K., Dieser, K., Weber, S., and Kopp, W. U.: Preparation of

ceramic sprayed coatings on metal substrates. Practical Metallography, 27 , 211- 230.

(1990.)

http://dx.doi.org/10.1179/174329409X438961

IRODALOMJEGYZÉK

131

[137] Leistner, E.: Preparation and characterization of thermal sprayed coatings.

Thermische Spritzkonferenz, Aachen, Germany, 3-5 March, 127-132. (1993.)

[138] Pawlowski, L.: Microstructural study of plasma sprayed alumina and nickel

chromium coatings. Surface and Coatings Technology, 31, 103-116. (1987.)

[139] Blann, G.A.: The important role of microstructural evaluation in each phas thermally

sprayed coatings application. 13th International Thermal Spray: Conference, Orlando,

Florida, USA, 28 May-5 June, 959-966. (1992.)

[140] Diaz, D.J. and Blann, G.A.: Thermally sprayed coatings. ASTM Standardization

News, May, 48-53. (1991.)

[141] Ritter, A. M. and Henry, M. F.: Microstructure of a plasma-sprayed superalloy

coating substrate. Journal of Material Science, 17, 2741-2752. (1982.)

[142] Blann, G. A.: The important role of microstructural evaluation in each phase

thermally sprayed coatings application. 13th International Thermal Spray Conference,

Orlando, Florida, USA, 28 May-5 June, 959-966 (1992.)

[143] Jacobson, B.E.: Microstructure of PVD-deposited films characterized by transmission

electron microscopy In: Deposition Technologies for Film.s and Coatings, editor: R.F.

Bunshah (Noyes Publications, Park Ridge, NJ, USA), 288-334. (1982.)

[144] S.D. Dahlgren and T.M.T. Patten, The metallurgical characterization of coatings. Thin

Solid Films, 53, 41-54.], (1978)

[145] Fowler, D. B.: Metallographic evaluation of thermally sprayed coatings. ASTM

Standardization News, May, 54-57 pp. (1991.)

[146] Postek, M. T., Howard, K. S., Johnson, A. H. and McMichael, K. L.: Scanning

Electron Microscopy. A Student's Handbook (Postek and Ladd Research Industries,

Inc., USA). (1980.)

[147] Shinde, S. L., Reimanis, I. E., and De Jonghe, L. C.: Degradation in thermal barrier

coatings. Advanced Ceramic Materials, 2, 60-64. (1987.)

[148] Guyonnet, J. and Fauchais, P.:Projection au chalumeau a plasma de revétements

céramiques a coefficients de frottement variables. International Round Table on Study

and Application of Transport Phenomena in Thermal Plasmas, Odeillo, France, 12-16

September, Paper IV. 5. (1975.)

[149] Hermansson, L. Eklund, L., Askengren, L. and Carlsson R.: On the microstructure of

plasma-sprayed chromium oxide. Unpublished data. (1985.)

[150] Veilleux, G., Saint-Jacques R. G,. and Dallaire, S.: Cross-sectional transmission

electron microscopy characterization of the interface between plasma sprayed TiC

and inconel. Thin Solid Films, 154, 91-100. (1987.)

[151] Diaz, D. J.: The microstructural characterization of thermally sprayed coatings using

digital X-ray mapping. 13th

International Thermal Spraying Conference, Orlando,

Florida, USA, 28 May-5 June, 953-957 (1992.)

[152] Shankar, N. R., Berndt, C. C., and Herman, H.: Structural integrity of thermal barrier

coatings by acoustic emission studies. 10th

International Thermal Spraying

Conference, Essen, Germany, 2 - 6 May, 41-45. (1983.)

[153] Loretto, M. H.: Electron Beam Analysis of Materials (Chapman and Hall Ltd, New

York, USA). (1984.)

[154] Kozerski, S.: The oxide reduction in the plasma sprayed NiAl Iayers. 12th

International

Thermal Spraying Conference, Montreal, Canada, 8-12 September, 845-853. (1986.)

[155] Cullity, B. D.: Elements of X-ray Dijfraction, 2nd

edition (Addison-Wesley, Reading,

Massachusetts, USA). (1977.)

[156] Burnett, P. J. and Rickerby, D. S.: Assessment of coating hardness. Surjace

Engineering, 3, 69 - 76. (1987.)

[157] ASTM E-384–73 szabvány

IRODALOMJEGYZÉK

132

[158] Adam, P.: Merkmale thermischer Spritzverfahren und Ihr EinfluB auf die

Eigenschaften der Schichten-Verfahrenstechnische Gesichtspunkten. VDl Berichte,

333, 97-103. (1977.)

[159] Szilágyiné B. A.: Aktív ernyős plazmanitridálás bias paraméterének hatása a

rétegszerkezetre PhD értekezés Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai

Kar (2017.)

[160] Fonović, M.: Nitriding behavior of Ni and Ni-based binary alloys Institut Für

Materialwissenschaft der Universität Stuttgart PhD dissertation (2014.)

A DISSZERTÁCIÓHOZ KAPCSOLÓDÓ JELENTŐSEBB PUBLIKÁCIÓK

133

A DISSZERTÁCIÓHOZ KAPCSOLÓDÓ JELENTŐSEBB

PUBLIKÁCIÓK

IDEGEN NYELVŰ

(1) Pálinkás S., Fazekas L., Gindert-Kele Á., Molnár, A.: Investigation of tillage

elemenets of agricultural technology pp. 66-67. 2 p. The 10th International Conference

Machine and Industrial Design in Mechanical Engineering, KOD 2018 Novi Sad,

Szerbia : University of Novi Sad, Faculty of Technical Sciences, (2018.) p. 347

(2) Pálinkás, S., Fazekas, L., Gindert-Kele Á., Molnár, A.: Investigation of tillage

elements of agricultural machinery IOP CONFERENCE SERIES: MATERIALS

SCIENCE AND ENGINEERING 393 Paper: 012028 (2018.)

(3) Molnár, A., Buza, G., Fazekas, L. Pálinkás, S., Battáné, Gindert–Kele Á.: Thermal

Sprayed and Laser Remelted Wear Resistant NiCrBSi Coatings pp. 358-365.

Proceedings of the 5th International Scientific Conference on Advances in Mechanical

Engineering (ISCAME 2017) University of Debrecen Faculty of Engineering, p. 650

(2017.)

(4) Pálinkás, S., Fazekas, L., Battáné, Gindert–Kele, Á., Molnár, A., Hagymássy, Z.:

Investigation of Hot Metal Powder Spray Fusing of Cultivator Tines After Tilth pp.

397-405. Proceedings of the 5th International Scientific Conference on Advances in

Mechanical Engineering (ISCAME 2017.) University of Debrecen Faculty of

Engineering, p. 650 (2017.)

(5) Molnár, A., Fazekas, L., Csabai, Zs., Pálinkás, S.: Properties of cold gas dynamic

sprayed coatings Proceedings of the 4th International Scientific Conference on

Advances in Mechanical Engineering (ISCAME 2016). University of Debrecen

Faculty of Engineering, pp. 336-346. (ISBN:978-963-473-944-9) (2016.)

(6) Molnár, A. Fazekas L., Csabai, Zs., Pálinkás, S.: Durability improveing of agricultural

machines part s with hard coatings Proceedings of the 4th International Scientific

Conference on Advances in Mechanical Engineering (ISCAME 2016). University of

Debrecen Faculty of Engineering, pp. 347-356. (ISBN:978-963-473-944-9) (2016.)

(7) Molnár, A. Fazekas L., Csabai, Zs., Pálinkás, S.: Durability improveing of agricultural

machines part s with hard coatings Proceedings of the 4th International Scientific



(8) Fazekas, L., Menyhárt J., Molnár, A., Horváth, Cs.: The connections between different

types of cold flamesprayed distances on mechanical surface Proceedings of the 3rd

International Scientific Conference on Advances in Mechanical Engineering

(ISCAME 2015). University of Debrecen Faculty of Engineering, 2015. pp. 67-73.

(ISBN:978-963-473-917-3) (2015.)


134

(9) Fazekas, L., Menyhárt, J., Molnár, A., Horváth, Cs.: The connections between different

types of cold flamesprayed distances on mechanical surface Proceedings of the 3rd


(ISCAME 2015). University of Debrecen Faculty of Engineering, 2015. pp. 67-73.

(ISBN:978-963-473-917-3) (2015.)

(10) Molnár, A., Fazekas, L., Csabai, Zs., Ráthy I.: Laser surface remelting to improve the

wear resistance of thermal sprayed NiCrBSi coatings Proceedings of the 3rd


(ISCAME 2015.) University of Debrecen Faculty of Engineering, 2015. pp. 126-134.

(ISBN:978-963-473-917-3) (2015.)

(11) Molnár, A., Buza, G., Balogh, A., Fazekas, L.: HVOF sprayed coatings remelting with

laser beam, Proceedings of the International Scientific Conference on Advances in

Mechanical Engineering (ISCAME 2014). University of Debrecen Faculty of

Engineering, pp. 96-102. (ISBN:978-963-473-751-3) (2014.)

(12) Molnár, A., Fazekas, L., Ráthy I., Balogh, A.: Thermal Sprayed Nicrbsi Coatings

Modification with Different Methods Proceedings of the International Scientific



(13) Molnár, A., Buza, G., Balogh, A., Fazekas, L.: Effect of technological parameters for

quality of remelted NiCrBSi coatings Proceedings of the 1st international scientific

conference on advances in mechanical engineering (ISCAME 2013) University of

Debrecen Faculty of Engineering 229 p. pp. 132-137. (ISBN:978-963-473-623-3)

(2013.)

(14) Molnár, A., Buza, G., Balogh, A.: Hardness test and microstructure analysis of

NiCrBSi sprayed, laser remelted coatings PRODUCTION PROCESSES AND

SYSTEMS Vol. 6.:(No. 1.) pp. 35-46. Link(ek): MIDRA (2013.)

(15) Molnár, A., Buza, G., Balogh, A., Fazekas, L.: Microstructure analisys and hardness

properties of NiCrBSi sprayed, flame-and laser remelted coatings Proceedings of 18th

Building Services, Mechanical and Building Industry days, International Conference.

307 p. University of Debrecen Faculty of Engineering Paper MAS 12-02]. (ISBN:978-

963-473-591-5) (2012.)

(16) Molnár, A., Buza, G., Balogh, A.: Mechanical properties and microstructures of

nicrbsi coatings manufactured fs, hvof process and laser remelting microCAD 2012,

M szekció: Material Processing Technologies (Mechanikai technológiák): XXVI.

International Scientific Conference. Miskolci Egyetem Innovációs és Technológia

Transzfer Centrum, p. M2. 9 p. (ISBN:978-963-661-773-8) (2012.)

(17) Tiba Zsolt, Fazekas Lajos, Temesi Attila, Molnár András: Plasma sprayed thermal

barrier coatings applied on gas turbine engine parts [elektronikus dokumentum]

Proceedings of 18th Building Services, Mechanical and Building Industry days,

International Conference. 307 p. University of Debrecen Faculty of Engineering Paper

MAS 12-06. (ISBN:978-963-473-591-5) (2012.)

(18) Buza, G., Molnár, A., Felde, I., Balogh, A.: Laser Treatment of Thermal Sprayed

NiCrBSi Coating: Modeling, Study and Characterization International Thermal Spray

Conference & Exposition 2011 (ITSC 2011). Düsseldorf: DVS Verlag, pp. 795-808.

(ISBN:9781618395900) (2011).


135

(19) Molnár. A., Buza, G., Tiba, ZS., Fazekas, L.: Quality improvement of flame and laser

remelted NiCrBSi coatings International review of applied sciences and engineering 2

(2) pp. 89-94. (2011.)

(20) Molnár, A., Buza, G., Tiba, Zs., Fazekas, L.: Quality improvement of flame and laser

remelted NiCrBSi coatings [elektonikus dokumentum] 17th Building Services,

Mechanical and Building Industry Days Exhibition and International Conference =

XVII. Épületgépészeti, Gépészeti és Épít_ipari Szakmai Napok: szakkiállítás és

Nemzetközi Tudományos Konferencia [elektronikus dokumentum]. University of

Debrecen Faculty of Engineering, pp. 1-9. (ISBN:978 963 473 464 2) (2011.)

(21) Molnár, A., Buza, G., Tiba, Zs., Fazekas, L.: Quality improvement of flame and laser

remelted NiCrBSi coatings [elektonikus dokumentum]17th Building Services,

Mechanical and Building Industry Days Exhibition and International [elektronikus

dokumentum]. University of Debrecen Faculty of Engineering, pp. 1-9. (ISBN:978

963 473 464 2) (2011.)

(22) Molnár, A.: Cold-gas dynamic spray technology investigation and application

microCAD 2011, K Section: XXV. International Scientific Conference. Konferencia

helye, ideje: Miskolc, Magyarország, 2011.03.31-2011.04.01. Miskolc: Miskolci

Egyetem Innovációs és Technológia Transzfer Centrum, 2011. p. CD. Material

Science. Material Processing Technologies (ISBN:978-963-661-964-0) (2011.)

(23) Molnár, A.: An investigation of the mechanical properties of NiCrBSi coattings

carried out by in situ laser remelting 17th Building Services, Mechanical and Building

Industry Days Exhibition and International Conference = XVII. Épületgépészeti,

Gépészeti és Épít_ipari Szakmai Napok: szakkiállítás és Nemzetközi Tudományos

Konferencia [elektronikus dokumentum]. University of Debrecen Faculty of

Engineering, p. CD. (ISBN:978 963 473 464 2) (2011.)

(24) Molnár, A., Fazekas, L., Tiba, Zs.: Cold - Gas Dynamic Spray technology and

applications 16th Building Services, Mechanical and Building Industry Days. 181 p.

University of Debrecen Faculty of Engineering, pp. 37-47. 2., Building Energy

(ISBN:978-963-473-421-5) (2010.)

(25) Molnár, A., Balogh, A.: Thermal and Microstructure Modeling 16th Building

Services, Mechanical and Building Industry Days. 181 p. University of Debrecen

Faculty of Engineering, pp. 56-66. 2., Building Energy (ISBN:978-963-473-421-5)

(2010.)

(26) Óvári, Gy., Gribovszki, L., Molnár, A.: Thermal Spray Coatings (HVOF WC/Co) as a

Replacement for Hard Chrome Plating on Aircraft Landing Gear 16th Building

Services, Mechanical and Building Industry Days. Vol. 1 GEOREN. 147 p. University

of Debrecen Faculty of Engineering, pp. 77-87. (ISBN:978-963-473-422-2) (2010.)

(27) Fazekas, L., Tiba, Zs., Molnár, A.: Metalspraying a break shaft, testing the sprayed

layers 15th Building Services, Mechanical and Building Industry Days. Vol. 3. 540 p.

University of Debrecen Faculty of Engineering, pp. 47-54. (ISBN:978-963-473-315-7)

(2009.)

(28) Molnár, A., Fazekas, L., Tiba, Zs.: The effects of the technological parameters on the

interlaminar strenght of the Ni-based spray welded layers 15th Building Services,

Mechanical and Building Industry Days. Vol. 3. 540 p. University of Debrecen

Faculty of Engineering, pp. 93-100. (ISBN:978-963-473-315-7) (2009.)


136

(29) Molnár András: Advanced coating producing with High Power Diode Lasers (HPDL)

15th Building Services, Mechanical and Building Industry Days. Vol. 3. 540 p.

University of Debrecen Faculty of Engineering, pp. 39-46. (ISBN:978-963-473-315-

7) (2009.)

MAGYAR NYELVŰ

(30) Molnár, A., Barkóczy, P., Battáné, Gindert-Kele, Á. ; Pálinkás, S.: Termikus szórással

acél szerkezetekre felvitt cink és alumínium korrózióálló bevonatok vizsgálata és

alkalmazási lehetősége = Testing and Application of Zinc and Aluminum Corrosion

Coatings Wrapped by Steel Structures Thermal Spraying pp. 186-200., 15 p. Műszaki

Tudomány az Észak-Kelet Magyarországi Régióban 2018. konferencia előadásai

Debrecen, Magyarország: Debreceni Akadémiai Bizottság Műszaki Szakbizottsága, p.

442 (2018.)

(31) Pálinkás, S., Fazekas, L., Gindert-Kele, Á.,Jászai, Z. I., Molnár, A.: Meleg

fémporszórással felületkezelt kultivátor kapák vizsgálata talajművelés után

=Improvement of Tillage Elements with Hot Metal Spray Fusing pp. 248-251., 4 p.

Műszaki Tudomány az Észak-Kelet Magyarországi Régióban 2018 konferencia

előadásai Debrecen, Magyarország: Debreceni Akadémiai Bizottság Műszaki

Szakbizottsága, p. 442 Közlemény: 3407610 (2018.)

(32) Fazekas, L., Pálinkás, S., Molnár, A.: Kenőanyag tároló és leadó képesség vizsgálata

termikus szórással felszórt felületeknél = The Examination of Lubricant Storing and

Releasing Ability of Thermally Spayed Surfaces pp. 135-138. OGÉT 2017: XXV.

Nemzetközi Gépészeti Konferencia: 25th International Conference on Mechanical

Engineering Kolozsvár, Románia: Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság

(EMT), p. 500 Közlemény:3235490 Egyéb konferenciaközlemény

(Konferenciaközlemény) (2017.)

(33) Molnár, A., ; Csabay, Zs., Fazekas, L.,Pálinkás, S., Gindert-Kele, Á.: Termikus

szórással készült Ni-alapú rétegek újraolvasztása lánggal és a bevonat vizsgálata pp.

278-282. OGÉT 2017: XXV. Nemzetközi Gépészeti Konferencia: 25th International

Conference on Mechanical Engineering Kolozsvár, Románia: Erdélyi Magyar

Műszaki Tudományos Társaság (EMT), p. 500 Közlemény:3235493 Egyéb

konferenciaközlemény (2017.)

(34) Molnár, A., Csabai, Zs., Fazekas, L., Pálinkás, S., Gindert-Kele, Á.: Termikus

szórással készült Ni- alapú rétegek újraolvasztása lánggal és a bevonat vizsgálata =

Flame Remelting Method and Testing of Thermal Sprayed NI-Base Coatings pp. 304-

310. Műszaki Tudomány az Észak-Kelet Magyarországi Régióban 2017: konferencia

előadásai Debrecen, Magyarország: Debreceni Akadémiai Bizottság Műszaki

Szakbizottsága, p. 630 Közlemény:3257218 Könyvrészlet (2017.)

(35) Pálinkás, S., Fazekas, L., Gindert-Kele, Á. Molnár, A.: Talajművelő elemek élettartam

javítása meleg fémporszórással = Improvement of Tillage Elements with Hot Metal

Spray Fusing pp. 307-310. OGÉT 2017: XXV. Nemzetközi Gépészeti Konferencia:

25th International Conference on Mechanical Engineering, Kolozsvár, Románia:

Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság (EMT), p. 500 Közlemény:3235501

Egyéb konferenciaközlemény (2017.)

(36) Pálinkás S., Fazekas L., Gindert-Kele, Á., Molnár, A., Konyhás, D.: Mezőgazdasági

munkagépek talajművelő elemeinek élettartam javítása Műszaki tudomány az Észak-

Kelet Magyarországi régióban 2016. 799 p. Konferencia helye, ideje: Miskolc,


137

Magyarország, 2016.05.25 Debrecen: Debreceni Akadémiai Bizottság Műszaki

Szakbizottsága, pp. 502-509. (ISBN:978-963-7064-33-3) (2016.)

(37) Fazekas, L., Molnár, A.: Hidraulikus berendezések zavarmentes üzemelésének

feltételei, az alkalmazott hidraulika folyadékok felügyelete és karbantartása Műszaki

tudomány az észak-kelet magyarországi régióban 2015. 591 p. Konferencia helye,

ideje: Debrecen, Magyarország, 2015.06.11 Debrecen: Debreceni Akadémiai

Bizottság Műszaki Szakbizottsága, pp. 257-264. (ISBN:978-963-7064-32-6) (2015.)

(38) Molnár, A, Csabay, Zs, Ráthy, I, Fazekas, L:Termikusan szórt NiCrBSi bevonatok

minőségének javítása Műszaki tudomány az észak-kelet magyarországi régióban 2015.

591 p. Konferencia helye, ideje: Debrecen, Magyarország, 2015.06.11 Debrecen:

Debreceni Akadémiai Bizottság Műszaki Szakbizottsága, pp. 530-536. (2015.)

(39) Molnár, A., Csabay, Zs., Ráthy, I., Fazekas, L.: Hová tart a termikus szórási

technológia fejlődése? MŰSZAKI TUDOMÁNY AZ ÉSZAK-KELET

MAGYARORSZÁGI RÉGIÓBAN 591 p.Konferencia helye, ideje: Debrecen,

Magyarország, 2015.06.11 Debrecen: Debreceni Akadémiai Bizottság Műszaki

Szakbizottsága, 2015. pp. 300-306. (ISBN:978-963-7064-32-6) (2015.)

(40) Molnár, A., Buza G., Benke, M., Balogh, A.: Szóró hegesztéssel készült NiCrBSi

rétegek vizsgálata HEGESZTÉSTECHNIKA 26.:(2.) pp. 17-21. (2015.)

(41) Molnár, A., Buza, G., Balogh, A.: 100 éves a termikus szórás OGÉT 2014: XXII.

Nemzetközi Gépészeti Találkozó. Konferencia helye, ideje: Nagyszeben, Románia,

2014.04.24-2014.04.27. Kolozsvár: Erdélyi Magyar M_szaki Tudományos Társaság

(EMT), pp. 256-260. (2014.)

(42) Molnár, A., Balogh, A.: A termikus szórás szerepe a repülőgépgyártásban és

karbantartásban Műszaki Tudomány az Észak-kelet Magyarországi Régióban 2014.

435 p. Konferencia helye, ideje: Szolnok, Magyarország, 2014.05.13 Debrecen: MTA

Debreceni Akadémiai Bizottság, 2014. pp. 138-147. (Elektronikus Műszaki Füzetek;

14.) (ISBN:978-963-508-752-5) (2014.)

(43) Molnár, A., Balogh, A., Buza, G.: Termikus szórással készült NiCrBSi bevonatok

minőségének javítása lézersugárral történt újraolvasztással

HEGESZTÉSTECHNIKA 25. évf.:(4. sz.) pp. 23-28. (2014.)

(44) Molnár, A., Búza, G., Balogh, A.: 100 éves a termikus szórás OGÉT 2014: XXII.

Nemzetközi Gépészeti Találkozó. Konferencia helye, ideje: Nagyszeben, Románia,

2014.04.24-2014.04.27. Kolozsvár: Erdélyi Magyar M_szaki Tudományos Társaság

(EMT), pp. 256-260. (2014.)

(45) Molnár, A., Balogh, A.: A termikus szórás szerepe a repülőgépgyártásban és

karbantartásban Műszaki Tudomány az Észak-kelet Magyarországi Régióban 2014.

435 p. Konferencia helye, ideje: Szolnok, Magyarország, 2014.05.13 Debrecen: MTA

Debreceni Akadémiai Bizottság, 2014. pp. 138-147. (Elektronikus Műszaki Füzetek;

14.) (ISBN:978-963-508-752-5) (2014.)

(46) Molnár, A., Búza, G., Balogh, A.: Termikus szórással és lézersugaras felrakó-

hegesztéssel készült rétegek minőségének javítási lehetőségei 27. Hegesztési

Konferencia HEGKONF: PROCEEDINGS. 450 p. Konferencia helye, ideje:

Budapest, Magyarország, 2014.05.22-2014.05.24. Budapest: Óbudai Egyetem, pp.

373-379. (ISBN:978-963-08-8585-0) (2014.)


138

(47) Fazekas, L., Molnár, A., Ráthy, I.: Hideg fémporszórással létrehozott felületi réteg

olaj felvevő és leadó képesség vizsgálata Proceedings of the 1st international scientific

conference on advances in mechanical engineering (ISCAME 2013) : 10-11 October

2013, Debrecen, Hungary. 229 p. Konferencia helye, ideje: Debrecen, Magyarország,

2013.10.10-2013.10.11. Debrecen: Debreceni Egyetem M_szaki Kar, pp. 43-47.

(ISBN:978-963-473-623-3) (2013.)

(48) Molnár, A., Buza, G., Balogh, A., Fazekas, L.: NiCrBSi újraolvasztott bevonatok

minőségének javítása a hibák elemzésének figyelembevételével Műszaki Tudomány az

Észak-kelet Magyarországi Régióban 2013: konferencia előadásai. 518 p. Konferencia

helye, ideje: Debrecen, Magyarország, 2013.06.04 Debrecen: Debreceni Akadémiai

Bizottság Műszaki Szakbizottsága, pp. 237-247. (Elektronikus Műszaki Füzetek; 13.)

Műszaki Tudomány az Észak-Kelet Magyarországi Régióban (ISBN:978-963-7064-

30-2) (2013.)

(49) Molnár, A., Buza, G., Balogh, A., Fazekas, L.: Alumíniumbronz formák felrakó-

hegesztése NiCrBSi porokkal Proceedings of the 1st international scientific

conference on advances in mechanical engineering (ISCAME 2013) : 10-11 October

Debrecen, Hungary. 229 p. Konferencia helye, ideje: Debrecen, Magyarország,

2013.10.10-2013.10.11. Debrecen: Debreceni Egyetem Műszaki Kar, 2013. pp. 126-

131. (ISBN:978-963-473-623-3) (2013.)

(50) Molnár, A.: Termikus szorással készült NiCrBSi bevonatok minőségének javítása

lézersugárral végzett újraolvasztással Doktoranduszok Fóruma Gépészmérnöki és

Informatikai Kar Szekciókiadványa. Konferencia helye, ideje: Miskolc,

Magyarország, 2012.11.08 Miskolc: Miskolci Egyetem

(51) Molnár, A., Buza, G., Balogh, A.:Termikus szórással készült NiCrBSi rétegek

utókezelése lézersugaras újraolvasztással OGÉT 2013 XXI Nemzetközi Gépészeti

Találkozó. Konferencia helye, ideje: Arad, Románia, 2013.04.25-2013.04.28.

Kolozsvár: Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság (EMT), pp. 285-288.

(52) Molnár, A., Buza, G., Balogh, A.: Maradó feszültség mérése nagysebességű (HVOF)

szórással és lézersugaras újraolvasztással készült bevonatokban Műszaki Tudomány

az Észak-kelet Magyarországi Régióban 2013: konferencia előadásai. 518 p.

Konferencia helye, ideje: Debrecen, Magyarország, 2013.06.04 Debrecen: Debreceni

Akadémiai Bizottság Műszaki Szakbizottsága, 2013. pp. 226-236. (Elektronikus

Műszaki Füzetek; 13.) Műszaki Tudomány az Észak-Kelet Magyarországi Régióban

(ISBN:978-963-7064-30-2) (2013.)

(53) Molnár, A., Buza, G., Balogh, A.: Termikus szórással készült, lézer sugárral

újraolvasztott NiCrBSi bevonatok vizsgálata GÉP 63. évf.:(11. sz.) pp. 17-22. (2012.)

(54) Molnár, A., Buza, G., Balogh, A.: Kobaltalapú (stellit) ötvözetek és lézersugaras

felrakó hegesztés alkalmazási lehetőségei a meleg üzemi kisméretű alakító szerszámok

élettartam növelésében XIV. Képlékenyalakító konferencia: Miskolc 2012.

Konferencia helye, ideje: Miskolc, Magyarország, 2012.02.16-2012.02.18. Miskolc:

Miskolci Egyetem, pp. 156-164. (ISBN:978-963-661-985-5) (2012.)

(55) Fazekas, L., Kalácska, G., Molnár, A.: Hideg fémszórással létrehozott felületi réteg

tulajdonságai és technológiájuk kapcsolata Tudáshálózat és klaszterépítés: Az Észak-

Magyarországi Régió tudásközpontjainak a regionális gazdaságfejlesztéshez és

klaszterépítéshez kapcsolódó kutatási eredményei és hasznosítható tapasztalatai.

Miskolc: Norria Észak-Magyarországi Regionális Innovációs Ügynökség Nonprofit

Közhasznú Kft., pp. 203-223. (ISBN:978-963-88345-3-9) (2011.)


139

(56) Molnár, A.: Termikus szórással és lézersugaras eljárással készült bevonatok

Tudáshálózat és klaszterépítés: Az Észak-Magyarországi Régió tudásközpontjainak a

regionális gazdaságfejlesztéshez és klaszterépítéshez kapcsolódó kutatási eredményei

és hasznosítható tapasztalatai. Miskolc: Norria Észak-Magyarországi Regionális

Innovációs Ügynökség Nonprofit Közhasznú Kft., pp. 251-265. (ISBN:978-963-

88345-3-9) (2011)

AZ ÉRTEKEZÉS MELLÉKLETEI

140


M1. MELLÉKLET A felhasznált C45E minőségű 50 mm átmérőjű acél műbizonylata

M2. MELLÉKLET A felhasznált C45E minőségű laposacél műbizonylata

M3. MELLÉKLET MOGUL N 60-1 NiCrBSi por műbizonylata

M4. UTP 2560 NiCrBSi por műbizonylat

M5. UTP 2760 NiCrBSi por műbizonylata

M6. Böhler Niborit 6-P NiCrBSi por műbizonylata


141

M1. MELLÉKLET


142

M2. MELLÉKLET


143

M3. MELLÉKLET


144

M4. MELLÉKLET


145

M5. MELLÉKLET


146

M6. MELLÉKLET

Documents

Miskolc · FZ Fusion zone Újraolvadt réteg HAZ Heat affected zone Hőhatásövezete HT High temperature Magas hőmérséklet HVOF FS High velocity oxy-fuel nagysebességű oxigén