NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ HVOF ĐẾN CHẤT LƢỢNG LỚP PHỦ BỀ MẶT CHI TIẾT LÀM VIỆC TRONG ĐIỀU KIỆN KHẮC NGHIỆT BỊ MÒN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƢƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ NGUYỄN THANH PHÚ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ HVOF ĐẾN CHẤT LƢỢNG LỚP PHỦ BỀ MẶT CHI TIẾT LÀM VIỆC TRONG ĐIỀU KIỆN KHẮC NGHIỆT BỊ MÒN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ Hà Nội - 2019 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƢƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ NGUYỄN THANH PHÚ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ PHUN PHỦ HVOF ĐẾN CHẤT LƢỢNG LỚP PHỦ BỀ MẶT CHI TIẾT LÀM VIỆC TRONG ĐIỀU KIỆN KHẮC NGHIỆT BỊ MÒN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃ SỐ: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Đinh Văn Chiến PGS TS Đào Duy Trung Hà Nội – 2019 ii LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết trình bày Luận án trung thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Hà Nội, tháng 04 năm 2019 Nghiên cứu sinh Nguyễn Thanh Phú TẬP THỂ HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Đinh Văn Chiến PGS TS Đào Duy Trung iii LỜI CẢM ƠN Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Đinh Văn Chiến, PGS.TS Đào Duy Trung tận tình hƣớng dẫn, tạo điều kiện, động viên suốt trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn Viện Nghiên cứu Cơ khí, lãnh đạo, chuyên viên Thầy Trung tâm đào tạo sau đại học Viện, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu thực luận án Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, lãnh đạo Khoa Cơ khí trƣờng Đại học SPKT Hƣng n có hỗ trợ kinh phí tạo điều kiện thời gian trình học tập nghiên cứu Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy, cô Khoa Cơ khí đồng nghiệp đóng góp ý kiến, hỗ trợ tơi q trình học tập, nghiên cứu thực luận án Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể gia đình, bạn bè, ngƣời ln chia sẻ, động viên, giúp đỡ tơi học tập, nghiên cứu hồn thành Luận án Nghiên cứu sinh Nguyễn Thanh Phú iv MỤC LỤC MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC BẢNG xii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ xiv MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ PHUN PHỦ NHIỆT 1.1 Lịch sử phát triển phun phủ nhiệt 1.2 Các phƣơng pháp phun phủ nhiệt 1.2.1 Phun hồ quang điện 1.2.2 Phun khí cháy .10 1.2.3 Phun Plasma 11 1.2.4 Phun nổ 12 1.2.5 Phun nguội 12 1.2.6 Phun oxy nhiên liệu tốc độ cao (HVOF - High velocity oxy fuel) 13 1.3 Những kết nghiên cứu ứng dụng phun HVOF giới 17 1.4 Những kết nghiên cứu ứng dụng phun phủ nhiệt Việt Nam 25 Kết luận chƣơng 29 CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA PHƢƠNG PHÁP PHUN HVOF .30 2.1 Nguyên lý chung phun phủ nhiệt 30 2.1.1 Giai đoạn nung nóng nóng chảy vật liệu phun 30 2.1.2 Giai đoạn phân tán 30 2.1.3 Giai đoạn bay 31 2.1.4 Giai đoạn va đập 31 2.2 Cơ sở trình phun nhiệt HVOF 32 2.2.1 Quá trình cháy 32 2.2.2 Động lực học chất khí dòng chảy rối .33 2.2.3 Tƣơng tác pha dòng chảy .37 2.2.4 Biến dạng hạt hình thành lớp phủ rắn 37 2.3 Các thuộc tính lớp phủ HVOF 39 2.3.1 Cấu trúc lớp phủ HVOF .39 2.3.1.1 Đặc điểm cấu trúc 39 v 2.3.1.2 Độ xốp .40 2.3.2 Tính chất tính lớp phủ phun nhiệt 41 2.3.2.1 Độ bền bám dính lớp phủ 41 2.3.2.2 Độ cứng lớp phủ 43 2.4 Ảnh hƣởng thông số phun đến chất lƣợng lớp phủ HVOF 44 2.4.1 Nhiệt độ hạt 44 2.4.2 Tốc độ hạt .45 2.4.3 Tỷ lệ oxy/propan 46 2.4.4 Khoảng cách phun 48 2.4.5 Lƣu lƣợng phun 50 Kết luận chƣơng 51 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ 52 3.1 Mô hình thực nghiệm 52 3.2 Vật liệu, thiết bị thực nghiệm 52 3.2.1 Vật liệu thực nghiệm 52 3.2.1.1 Vật liệu 52 3.2.1.2 Vật liệu phun .53 3.2.2 Thiết bị phun HVOF .55 3.2.2.1 Bộ phận cấp bột phun 57 3.2.2.2 Hệ thống cấp khí 58 3.2.2.3 Hệ thống điều chỉnh lƣu lƣợng khí q trình 58 3.2.2.4 Súng phun HP-2700M .59 3.2.2.5 Thiết bị hỗ trợ khác 59 3.3 Phƣơng pháp quy hoạch thực nghiệm .59 3.3.1 Thiết kế thực nghiệm theo phƣơng pháp Taguchi 60 3.3.2 Phân tích phƣơng sai 62 3.3.3 Các phƣơng pháp tối ƣu cho nhiều mục tiêu đầu .63 3.3.4 Tối ƣu đa mục tiêu dựa trọng số ảnh hƣởng yếu tố ảnh hƣởng tới chất lƣợng đầu (MRWSN) 65 3.3.5 Phƣơng pháp xây dựng hàm hồi quy 67 3.4 Quy trình phun thực nghiệm 69 vi 3.5 Kỹ thuật phun 72 3.6 Thực nghiệm thăm dò xác định khoảng giá trị thực nghiệm 73 3.7 Phƣơng pháp đánh giá tính chất lớp phủ 77 3.7.1 Cấu trúc lớp phủ thông qua chụp SEM 77 3.7.2 Thành phần pha lớp phủ .78 3.7.3 Độ xốp lớp phủ 78 3.7.4 Độ cứng lớp phủ 79 3.7.5 Độ bền bám dính lớp phủ với bề mặt 80 3.7.6 Độ mài mòn lớp phủ 82 Kết luận chƣơng 84 CHƢƠNG KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 85 4.1 Kết phun thực nghiệm .85 4.2 Cấu trúc thành phần pha lớp phủ 86 4.3 Đánh giá tính chất lớp phủ mức độ ảnh hƣởng thông số phun .89 4.3.1 Kết đo mức độ ảnh hƣởng thông số phun đến độ cứng lớp phủ 90 4.3.1.1 Kết đo độ cứng lớp phủ mẫu thực nghiệm 90 4.3.1.2 Mức độ ảnh hƣởng thông số phun tới độ cứng lớp phủ .90 4.3.2 Kết đo độ bền bám dính mức độ ảnh hƣởng thông số phun 91 4.3.2.1 Kết đo độ bền bám dính lớp phủ mẫu thực nghiệm 91 4.3.2.2 Mức độ ảnh hƣởng thông số phun tới độ bền bám dính lớp phủ 92 4.3.3 Kết đo mức độ ảnh hƣởng thông số phun tới độ xốp lớp phủ .93 4.3.3.1 Kết đo độ xốp lớp phủ mẫu thực nghiệm .93 4.3.3.2 Mức độ ảnh hƣởng thông số phun tới độ xốp lớp phủ 93 4.4 Thông số phun phù hợp ảnh hƣởng thơng số phun đến tính chất lớp phủ 95 4.4.1 Thơng số phun phù hợp quan hệ tốn học thông số phun tới độ cứng lớp phủ 95 4.4.1.1 Thông số phun phù hợp tới độ cứng lớp phủ 95 4.4.1.2 Quan hệ toán học thông số phun tới độ cứng lớp phủ 97 4.4.1.3 Sự phù hợp hàm toán học với kết thực nghiệm 99 4.4.1.4 Ảnh hƣởng thông số phun tới độ cứng lớp phủ 99 vii 4.4.1.5 Thực nghiệm kiểm chứng thông số phun đơn mục tiêu độ cứng lớp phủ 103 4.4.2 Thông số phun phù hợp quan hệ toán học thơng số phun với độ bền bám dính lớp phủ 103 4.4.2.1 Thông số phun phù hợp tới độ bền bám dính lớp phủ 103 4.4.2.2 Ảnh hƣởng thông số phun tới độ bền bám dính lớp phủ 104 4.4.2.3 Thực nghiệm kiểm chứng thông số phun đơn mục tiêu độ bền bám dính lớp phủ .108 4.4.3 Thông số phun phù hợp quan hệ tốn học thơng số phun tới độ xốp lớp phủ 108 4.4.3.1 Thông số phun phù hợp tới độ xốp lớp phủ 108 4.4.3.2 Ảnh hƣởng thông số phun tới độ xốp lớp phủ 110 4.4.3.3 Thực nghiệm kiểm chứng thông số phun đơn mục tiêu độ xốp lớp phủ 112 4.5 Nghiên cứu ảnh hƣởng thông số phun đến đồng thời độ xốp, độ bền bám dính độ cứng lớp phủ .113 4.5.1 Xác định giá trị S/Ni tƣơng ứng cho tính chất lớp phủ 113 4.5.1.1 Xác định giá trị S/Ni với trƣờng hợp độ cứng lớp phủ .113 4.5.1.2 Xác định giá trị S/Ni với trƣờng hợp độ bền bám dính lớp phủ 114 4.5.1.3 Xác định giá trị S/Ni với trƣờng hợp độ xốp lớp phủ .116 4.5.2 Xác định giá trị MRWSNi tổng thể 117 4.5.3 Ảnh hƣởng thông số phun tới đồng thời tính chất lớp phủ .119 4.5.4 Thực nghiệm kiểm chứng thông số phun tối ƣu đa mục tiêu .120 4.5.5 Sự cải thiện lớp phủ đa mục tiêu so với đơn mục tiêu đến khả chịu mài mòn 121 Kết luận chƣơng .122 KẾT LUẬN CHUNG 124 TÀI LIỆU THAM KHẢO 126 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 139 PHỤ LỤC 140 viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Thứ tự 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Ký hiệu A ANOVA APS Ap AS Af a1 , a2 , , a10 B C CD CF CS CS D d, d’ DGS Dp dp EDX/EDS ep F f(BD) f(DX) fk f(HV) fj ft h hk HV HVOF iC I J j K k Lm Ý nghĩa ký hiệu Lƣu lƣợng phun Analysys of variance - Phân tích phƣơng sai Air plasma spray - Phun plasma khơng khí Diện tích chùm phun Phun hồ quang điện Diện tích tiết diện lỗ khí qua Các hệ số phƣơng trình Khoảng cách phun Tỷ lệ oxy/propan Hệ số kéo Hệ số điều chỉnh Cold spray - Phun nguội Vận tốc âm Phƣơng sai Kích thƣớc vết đâm mũi đâm đo độ cứng Detonation gun spray - Phun nổ Đƣờng kính hạt phun sau va chạm Đƣờng kính hạt phun trƣớc va chạm Phổ tán sắc lƣợng Nhiệt khuyếch tán lớp phủ Diện tích bề mặt xung quanh lớp phủ tiếp xúc với mẫu (mm2) Hàm số quan hệ độ bền bám dính thơng số phun Hàm số quan hệ độ xốp thông số phun Lực vật rắn phần tử thứ k Hàm số quan hệ độ cứng thông số phun Bậc tự yếu tố Bậc tự thực nghiệm Chiều rộng lớp phủ (mm) Entanpy loại khí k Độ cứng đo theo thang HV High velocity oxy fuel - Phun oxy nhiên liệu tốc độ cao Sức căng bề mặt hạt Cƣờng độ mài mòn (g/N.mm) Yếu tố ảnh hƣởng Số mức yếu tố J Tỷ lệ nhiệt dung oxy nhiên liệu Hệ số tổn thất Là chiều dài mẫu (mm); ix 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 Hàm tổn thất Tỷ số thời gian hạt lửa Số mức yếu tố j l La Khoảng cách hai đƣờng phun liên tiếp L9 Mảng trực giao L9 theo Taguchi mf Tốc độ dòng chảy tối đa m Trung bình giá trị S/N Ma Tốc độ tính Mach MCA Máy phân tích chức mij Trung bình S/N ứng với mức i Multi-Response optimization using multiple regression-Based MRWSN weighted signal-to-noise ratio - Tối ƣu đa mục tiêu dựa hồi quy trọng số ảnh hƣởng thơng qua tỷ số S/N n Tổng số thí nghiệm thực nji số thử nghiệm yếu tố j mức i N Tải trọng tác dụng OAs Mảng trực giao op Áp lực lên bề mặt giọt phun p Áp suất khí Pe Hằng số pelec PFS Powder flame spray - Phun khí cháy với bột phun Pj Phần trăm phân bố ảnh hƣởng yếu tố P0 Áp suất trạng thái tốt Lực nén (kg) P q Lƣợng nhiệt R Hằng số khí Re Chỉ số Reynolds R Hệ số xác định hàm số Hệ số xác định điều chỉnh hàm số Radj L MI S SEM Sj S/N SSR SST ST T T0 u Chiều dài quãng đƣờng di chuyển que thử mòn mẫu Ảnh chụp kính hiển vi điện tử qt Tổng bình phƣơng phƣơng sai Tín hiệu/nhiễu Tổng bình phƣơng tất phần dƣ Tổng bình phƣơng tất sai lệch Tổng bình phƣơng Nhiệt độ Tổng nhiệt độ trạng thái tốt Vector vận tốc x TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Uông Sĩ Áp (2006) Đề tài khoa học KC 05.10 Viện nghiên cứu khí - Bộ cơng thƣơng [2] Nguyễn Chí Bảo (2016) Nghiên cứu ảnh hưởng lưu lượng tốc độ chuyển động tương đối đầu phun với chi tiết đến chất lượng bề mặt phun phủ cơng nghệ phun nhiệt khí tốc độ cao – HVOF Luận án tiến sĩ, Đại Mỏ địa chất, Hà nội [3] Nguyễn Đăng Bình (2011) Quy hoạch thực nghiệm kỹ thuật Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [4] Nguyễn Đăng Bình, Phan Quang Thế (2010) Ma sát, mòn bơi trơn kỹ thuật Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [5] Ngô Xuân Cƣờng (2016) Đề tài: Nghiên cứu tạo lớp phủ tổ hợp lên bề mặt chi tiết chống mài mòn ăn mòn mơi trường hóa chất khắc nghiệt có chứa flo Bộ Cơng Thƣơng [6] Lý Quốc Cƣờng (2016) Nghiên cứu ảnh hưởng chế độ xử lý nhiệt đến cấu trúc, tính chất hệ lớp phủ kép nhôm hợp kim Ni-20Cr thép, luận án tiến sĩ kỹ thuật Học viện Khoa học Công nghệ [7] Đỗ Quang Chiến (2018) Đề tài cấp công thường: Nghiên cứu chế tạo hệ lớp phủ có chứa crơm carbide gang công nghệ phun phủ nhiệt để nâng cao độ bền mài mòn làm việc mơi trường khắc nghiệt [8] Đinh Văn Chiến, Đinh Bá Trụ (2014) Kỹ thuật phun nhiệt tốc độ cao Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [9] Đinh Văn Chiến, Lê Văn Long, Nguyễn Mạnh Tuế (2010) Nghiên cứu ảnh hưởng tốc độ phun đến Hình thành, độ bám dính độ xốp lớp phủ công nghệ phun nổ Tuyển tập Hội nghị khoa học toàn quốc, Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ 10, Thái Nguyên [10] Trần Văn Dũng (2012) Nghiên cứu ứng dụng công nghệ phun phủ để nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết máy, Luận án tiến sĩ kỹ thuật Viện Nghiên cứu Cơ khí, Hà nội [11] Đề tài khoa học (2009), A9 01C-01/04 - 2009, Trường Đại học Mỏ - Địa chất [12] Hoàng Văn Gợt (2002) Nghiên cứu ảnh hưởng số yêu tố công nghệ đến 126 độ bền bám dính lớp phủ kim loại phun phương pháp nhiệt khí Luận án tiến sĩ kỹ thuật – Đại học Bách khoa, Hà nội [13] Bùi Thị Thanh Huyền, TS Hồng Thị Bích Thủy (2009) Báo cáo nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu làm việc hệ a nốt lớp kẽm phun bề mặt bê tông hệ thống bảo vệ catod Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam [14] Phạm Văn Liệu (2016) Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số công nghệ đến chất lượng phục hồi bề mặt trục có hình dáng phức tạp bị mòn cơng nghệ phun phủ Luận án tiến sĩ kỹ thuật – Đại Mỏ địa chất, Hà nội [15] Lê Thu Quý (2012) Đề tài khoa học: Nghiên cứu chế tạo lớp phủ hợp kim niken crôm công nghệ phun phủ hồ quang điện để bảo vệ chống ăn mòn cho chi tiết máy bơm công nghiệp làm việc mơi trường axít Viện Kỹ thuật Nhiệt đới [16] Lê Thu Quý (2004) Khảo sát công nghệ tạo lớp phun phủ giả hợp kim Zn-Al thép CT3 khả bảo vệ chống ăn mòn lớp phủ Đề tài cấp sở Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện KH&CN Việt Nam [17] Lê Thu Quý (2007) Đề tài cấp sở: Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố mơi trường khí Hà Nội tới tốc độ ăn mòn lớp phun phủ kẽm chế tạo Viện Kỹ thuật nhiệt đới Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện KH&CN Việt Nam [18] Nguyễn Văn Tuấn, Phạm Thị Hà, Phạm Thị Lý (2017) Nghiên cứu khả chống ăn mòn mài mòn lớp phủ hợp kim NiC r20 thẩm thấu với phốt phát nhơm mơi trường axít Tạp chí Hóa học, 55, 43–47 [19] Nguyễn Văn Tuấn (2018) (2018) Đề tài khoa học: Nghiên cứu chế tạo lớp phủ Cr3C2-NiCr chịu ăn mòn mài mòn cơng nghệ phun phủ plasma để phục hồi nâng cao chất lượng bề mặt cho bánh xe công tác tuabin nhà máy thủy điện Lào Ca, Bộ Công Thƣơng [20] Nguyễn Văn Tuấn (2017) (2017) Nghiên cứu ảnh hưởng xử lý nhiệt đến hệ lớp phủ hợp kim niken crôm kết hợp với chất bịt phốt phát nhôm, Luận án tiến sĩ kỹ thuật Viện Hàn lâm Khoa học Cơng nghệ Việt Nam [21] Lục Vân Thƣơng, Hồng Văn Châu (2011) Ứng dụng công nghệ phun phủ plasma vật liệu hợp kim-gốm tăng độ bền mòn, chịu mài mòn trục máy khoan, doa CNC số chi tiết máy Tạp chí Cơ khí Việt Nam 127 [22] Nguyễn Quốc Vũ (2008) Đề tài khoa học 256-08 RD/HĐ-KHCN Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp, Bộ Cơng thƣơng [23] Nguyễn Dỗn Ý (2008) Giáo trình ma sát mòn bơi trơn Khoa học kỹ thuật [24] Ahn.D.G (2013) Hardfacing technologies for improvement of wear characteristics of hot working tools: A review International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, July 2013, Volume 14, Issue 7, pp 1271-1283 [25] Al-Fadhli (2006) Analysis of the Effect of Bending, Fatigue,Erosion-Corrosion and Tensile Stresses on HVOF Coating of Metallic Surfaces PhD, Dublin City Univ Irel [26] Anderson.J.W (1995) Computational Fluid Dynamics McGraw-Hill Education, févr 547 [27] Arvidsson.P.E (1992) Plasma and HVOF sprayed coatings of alloy 625 and 718 Proc Natl Therm Spray Conferent, Therm Spray Coatings Prop Process Appl, 295–301 [28] ASTM-B276-05 (2015) Standard Test Method for Apparent Porosity in Cemented Carbides [29] ASTM-E384-17 (2011) Standard Test Method for Microindentation Hardness of Materials [30] Balan KN, Bapu R, Roy R (2013) Analysis of Thermal Spray Coating Powder to Enhance Hardness Using Taguchi And ANOVA Technique 1, 67–71 [31] Bang S.S, Park Y.C, Lee J.W, Hyun S.K, Kim T.B, Lee J.K, (2018) Effect of the Spray Distance on the Properties of High Velocity Oxygen-Fuel (HVOF) Sprayed WC-12Co Coatings J Nanosci Nanotechnology, 18, 1931–1934 [32] La Barbera-Sosa J.G, Santana Y.Y, Staia M.H, Chicot D, Lesage J, Caro J, Mesmacque G P-CE (2008) Microstructural and mechanical characterization of Ni-base thermal spray coatings deposited by HVOF Surface and Coatings Technology, 202, 4552–4559 [33] Basak (2007) Effect of Al and Cr addition on tribological behaviour of HVOF and APS nanostructured WC–Co coatings Trans Inst Met Finish, 85, 310–315 [34] Beuth verlag GmbH B DIN EN 657 1–23 [35] Brandt (1995) Mechanical Properties of HVOF Coatings Journal of Thermal 128 Spray Technology, 4, 147–152 [36] Brogan J, Berndt C C, Sampath S (1997) Development of Recycled Polymer Blends for Thermal Spray Applications A.C.o Eng [37] Butt H J, Graf K, Kappl M (2003) Friction, Lubrication, and Wear Phys Chem Interfaces doi: 10.1002/0471234990.ch18 [38] Cheng, Trapaga.G, McKelliget J.W (2002) Mathematical modelling of high velocity oxygen fuel thermal spraying of nanocrystalline materials: An overview Model Simul Mater Sci Eng 11(1)R1 · Oct 2002 with 177 Reads 11(1):R1: [39] Clayton, Crowe T, John D Schwarzkopf, Martin Sommerfeld (2011) Multiphase Flows with Droplets and Particles Boca Raton [40] Zhang D; Harris S.J, (2003) Microstructure formation and corrosion behavior in HVOF-sprayed Inconel 625 coatings Materials Science and Engineering, 244, 45–56 [41] Davis JR (2004) Thermal Spray Processes - Handbook of Thermal Spray Technology USA, ASM International [42] Davis M (2017) The properties of cobalt Resources http://study.com/academy/lesson/what-is-cobalt-use [43] Dent A.H, Horlock A J (2001) Microstructural charact-erization of a Ni-Cr-BC based alloy coating produced by high velocity oxy-fuel thermal spraying Surface and Coatings Technology, 139, 244–250 [44] Drexler J.M, Gledhill A D (2011) Jet Engine Coatings for Resisting Volcanic Ash Damage Advanced Materials Research, 23, 2419–2424 [45] Edward Miller, Arnold Raymond CO (2003) High velocity oxygen fuel (HVOF) method for spray coating non-melting polymers https://patents.google com/patent/WO2003051528A3 [46] Fang W, Cho T.Y, Yoon J.H, Song K.O, Hur S.K, Youn S.J, Chun H.G (2009) Processing optimization, surface properties and wear behavior of HVOF spraying WC-CrC-Ni coating Journal of Materials Processing Technology, 209(7), 3561-3567 [47] Farrokhzad M, Saha G (2013) Wear Performance of Co-Electrodeposited Cermet Coatings Surface and Coatings Technology, 235, 75–85 129 [48] Filimonov L, Voronetski A.V, Suchkov S.A, Filimonov L.A (2017) Modeling and Optimization of HVOF Processes Proceedings of ITSC, 317-322 [49] Fogliatto FS A Survey of Techniques for Optimizing Multiresponse Experiments Ph.D PPGEP / UFRGS Praỗa Argentina, 18 [50] Taguchi G (2011) Taguchi Methods, orthogonal arrays and linear graphs, tools for quality American supplier institute Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, 10 [51] Gang-Chang Ji C-JL (2006) Microstrucral characterization and abrasive wear performance of HVOF sprayed Cr3C2-NiCr coating Surface and Coatings Technology, 200, 6749–6757 [52] Ghabchi A (2011) Wear Resistant Carbide-based Thermal Sprayed Coatings: Process, Properties, Mechanical Degradation and Wear [53] Gil L, Staia M H (1999) Microstructure and properties of HVOF thermal sprayed NiWCrBSi coatings Surface and Coatings Technology, 121, 423–429 [54] Giolli (2010) Innovative solutions for roughness problems relatedto MCrAlY coatings manufacturing by HVOF II: Bond Coat/Top Coat Interface, Kovove Materialy, 48(5), 307-312 [55] Glassman, Irvin, Yetter, Rihcard A, Glumac N.G (2008) Combustion Academic press book, ISBN: 9780080568812 [56] Gregory (1978) Hardfacing Tribol Int doi:10.1016/0301-679X(78)90143-3 [57] Guilemany, Paco J, Nutting J (1999) Characterization of the W2C Phase Formed during the High Velocity Oxygen Fuel Spraying of a WC 12 Pct Co Powder Metallurgical and Materials Transactions, 30, 1–9 [58] GuilemanyJ M, Nutting.J, Miguel J.R (1997) Microstructure formation of HVOF sprayed WC-Ni coatings deposited on low alloy steel Materials and Manufacturing Processes, 12, No 5, 901–909 [59] Guilemany J (2001) Role of three-body abrasion wear in the sliding wear behaviour of WC-Co coatings obtained by thermal spraying Surface and Coatings Technology, 2001, 141–146 [60] Edris H; McCartney D G (1997) Microstructural characterization of high velocity oxy-fuel sprayed coatings of Inconel 625 Journal of Materials Science, 130 32, No 4, 863–872 [61] H M (2005) HVOF Thermal Spray Depostion Of Functionally Graded Coatings HVOF Thermal Spray Depostion Of Functionally Graded Coatings, PhD, Dublin City University, Ireland [62] Hashmi S (2014) Comprehensive Materials Processing Compr Mater Process doi: 10.1016/C2009-1-63473-0 [63] Ilavsky, Pisacka J, Margadant N, Siegrnann.S (2000) Microstructure-Wear and Corrosion Relationships for Thermally Sprayed Metallic Deposits", lSt International Thermal Spray Conference-Thermal Spray Proceedings of the 1st International Thermal Spray Conference, Surface Engineering Via Applied Research, 449–454: [64] Ivosevic M, Gupta V, Baldoni J.A, Cairncross R.A, Twardowski T.E, Knight R (2006) Effect of substrate roughness on splatting behavior of HVOF sprayed polymer particles: Modeling and experiments Journal of Thermal Spray Technology, 15(4), 725-730 [65] Jacobs L (1998) Comparative Study of WC-Cermet Coatings Sprayed Via the HVOF and HVAF Coatings Journal of Thermal Spray Technology, 7, 213–218 [66] Jia, K, Fischer T (1997) Sliding Wear of Conventional and Nanostructured Cemented Carbides Wear, 203, 310–318 [67] Jie Chen et.al (2014) Study on stainless steel 316L coatings sprayed by a novel high pressure HVOF Surface and Coatings Technology, 239, 58–64 [68] JIS-H-8664 (1980) Test methods for build-up thermal spraying [69] Min K.O (2000) Effects of heat treatment on the microstructure and properties of HVOF-sprayed Ni-Cr-W-Mo-B alloy coatings Surface and Coatings Technology, 132, 49–57 [70] Kadhim A.M (2012) Optimization of polypropylene splats using the flame spray process Doctor of Philosophy, Swinburne University of Technology [71] Karger-kocsis J, Mousa A, Major Z (2008) Dry friction and sliding wear of EPDM rubbers against steel as a function of carbon black content Wear, 264, 359–367 [72] Karidkar S (2017) Optimization of Powder Spray Process Parameters using 131 Taguchi Methodology Advances in Intelligent Systems Research, 137, 71–76 [73] Karimi A, Verdon C (1993) Microstructure and hydroabrasive wear behaviour of high velocity oxy-fuel thermally sprayed WC-Co(Cr) coatings Surface and Coatings Technology, 57(1), 81–89 [74] Karthikeyan (2005) Cold spray technology Journal of Advanced Materials and Processing, 33 [75] Katiyar P.K, Singh P.K, Singh R, Kumar A.L (2016) Modes of failure of cemented tungsten carbide tool bits (WC/Co): A study of wear parts Int J Refract Met Hard Mater doi: 10.1016/j.ijrmhm.2015.06.018 [76] Kawakita, Kuroda S (2004) Oxydation Restriction of In-flight Particles upon GS-HVOF Spraying by Nitrogen Addition to Combustion Gas Materials transactions, 45(2), 346-349 [77] Kaye G.W.C, Laby T.H (1997) Tables of Physical and Chemical Constants Zeitschrift fur Krist - New Cryst Struct doi: 10.1524/zkri.1997.212.5.400 [78] Killinger, Gadow A (2011) Review of New Developments in Suspension and Solution Precursor Thermal Spray Processes Journal of Thermal Spray Technology, 20(4), 677–695 [79] Kumari (2010) Effect of Microstructure on Abrasive Wear Behavior of Thermally Sprayed WC–10Co–4Cr Coatings Wear, 268(11–12), 1309–1319 [80] Lars-åke Nilsson (2014) New material for high velocity oxy fuel spraying, and products made therefrom United States Patent, Appl Publ [81] Li C J, Sonoya K, Ji G C (1998) Effect of spray conditions on the properties of HVOF Cr3C2-NiCr coatings Weld World, Le Soudage Dans Le Monde, 42,No2, 77–87 [82] Li C, Li W (2002) Effect of sprayed powder particle size on the oxydation behavior of MCrAlY materials during high velocity oxygen-fuel deposition Surf Coatings Technol Coatings, 162, 31–41 [83] Li M (2005) Multi-scale modeling and analysis of an industrial HVOF thermal spray process Chemical Engineering Science, 60(13), 3649–3669 [84] Li.M, Li.M C (2005) Multi-Scale Modeling and Analysis of an Industrial HVOF Thermal Spray Process Chemical Engineering Science, 60(13), 3649–3669 132 [85] Li C (2006) Computational study of particle in-flight behaviour in the HVOF thermal spray process Chemical Engineering Science, 61(19), 6540–6552 [86] Li C.J, Li W.Y (2003) Effect of sprayed powder particle size on the oxydation behavior of MCrAlY materials during high velocity oxygen-fuel deposition Surface and Coatings Technology, 162(1), 31-41 [87] Li C.J, Ohmori A, Harada Y (1996) Effect of powder structure on the structure of thermally sprayed WC-Co coatings J Mater Sci doi: 10.1007/BF00367900 [88] Liao H, Normand B (2000) Influence of coating microstructure on the abrasive wear resistance of WC/Co cermet coatings Surface and Coatings Technology, 124(2), 235-242 [89] Lima C.R.C (2007) Adhesion improvements of Thermal Barrier Coatings with HVOF thermally sprayed bond coats Surface and Coatings Technology, 201, 4694 – 4701 [90] Lugscheider.E ; Herbst C; Zhao L (1998) Parameter studies on high-velocity oxyfuel spraying of MCrAlY coatings Surface and Coatings Technology, 108, 16–23 [91] Lugscheider.E, Herbst C (1998) Parameter studies on high-velocity oxyfuel spraying of MCrAlY coatings Surf Coatings Technol, 108–109, 16–23 [92] Marrocco T (2008) Development of improved cold spray and HVOF deposited coatings PhD thesis, Univ Nottingham [93] Materials N (2014) Developing empirical relationships to estimate adhesion bonding strength and lap shear bonding strength of HVOF sprayed WC-CrC-Ni coatings on AISI 304 L stainless steel 21, 609–620 [94] Mi P, Ye F (2018) Structure and wear performance of the atmospheric heattreated HVOF sprayed bimodal WC-co coating Int J Refract Met Hard Mater, 76, 185–191 [95] Mingheng Li, Panagiotis D Christofides (2009) Modeling and Control of HighVelocity, Oxygen-Fuel (HVOF) Thermal Spray:A Tutorial Review Journal of Thermal Spray Technology, 18, 753 [96] Murugan K, Ragupathy A, Balasubramanian V, Sridhar K (2014) Optimizing HVOF spray process parameters to attain minimum porosity and maximum 133 hardness in WC-10Co-4Cr coatings Surface and Coatings Technology, 247, 90–102 [97] Neiser.R, Smith R.D (1998) Oxydation in Wire HVOF Sprayed Steel Journal of Thermal Spray Technology, 7, 537–545 [98] Oksa, Turunen S (2011) Optimization and Characterization of High Velocity Oxy-Fuel Sprayed Coatings Coatings, 1(1), 17–52 [99] Özbek YY, Canikoǧlu N, Ipek M (2016) The mechanical properties and wear resistance of HVOF sprayed WC-Co coatings Acta Phys Pol A, 129, 600–603 [100] Pal S, Gauri S.K (2010) Multi-response optimization using multiple regressionbased weighted signal-to-noise ratio (MRWSN) Qual Eng, 22, 336–350 [101] Parr WC (1989) Introduction to Quality Engineering: Designing Quality Into Products and Processes Technometrics, 31, 255–256 [102] Paul S, Harvey M (2013) Corrosion Testing of Ni Alloy HVOF Coatings in High Temperature Environments for Biomass Applications Journal of Thermal Spray Technology, 22(2-3), 316–327 [103] Pawlowski L (2008) The Science and Engineering of Thermal Spray Coatings India, Wiley [104] Picas, Punset M, Baile M (2011) Effect of oxygen/fuel ratio on the in-flight particle parameters and properties of HVOF WC-CoCr coatings Surface and Coatings Technology, 205, 364–368 [105] Planche M.P, Normand B, Liao H, Rannou G, Coddet C (2002) Influence of HVOF spraying parameters on in-flight characteristics of Inconel 718 particles and correlation with the electrochemical behaviour of the coating Surface and Coatings Technology, 157(2), 247-256 [106] Poirier D, LegouxJ, Lima R S (2013) Engineering HVOF-Sprayed Cr3C2-NiCr Coatings: The Effect of Particle Morphology and Spraying Parameters on the Microstructure, Properties, and High Temperature Wear Performance Journal of Thermal Spray Technology, 22(2-3), 280–289 [107] Qin Y, Wu Y, Zhang J, Hong S, Guo W, Chen L, Liu H (2015) Optimization of the HOVF Spray Parameters by Taguchi Method for High Corrosion-Resistant Fe-Based Coatings J Mater Eng Perform, 24, 2637–2644 134 [108] Rodriguez M, Staia M (2000) Effect of heat treatment on properties of nickel hard surface alloy deposited by HVOF Surface and Coatings Technology, 16, 415–420 [109] Sagar (2016) A Review on Thermal Spray Coating Processes International Journal of Trend in Research and Development, 2, 556–563 [110] Sampath.S, Jiang X Y, Matejicek J, Prchlik L (2004) Role of thermal spray processing method on the microstructure, residual stress and properties of coatings: An integrated study of Ni-5 wt % A1 bond coats Materials Science and Engineering, 364, 216–231 [111] Samur R, Demir A (2012) Wear and Corrosion Performances of New Friction Materials for Automotive Industry Metalurgija, 51, 94–96 [112] Sarin VK (1982) Cemented Carbide Cutting Tools Advanced Powder Technol, 253–288 [113] Schneider K.E, Belashchenko V, Dratwinski M, Siegmann S, Zagorski A (2006) Thermal Spraying for Power Generation Components Therm Spray Power Gener Components doi: 10.1002/9783527609345 [114] Schwetzke R (1999) Microstructure and properties of tungsten carbide coatings sprayed with various high-velocity oxygen fuel spray systems Journal of Thermal Spray Technology, 8, No 3, 433–439 [115] Shi D, Li M, Christofides PD (2004) Diamond Jet Hybrid HVOF Thermal Spray: Rule-Based Modeling of Coating Microstructure Industrial & Engineering Chemistry Research, 43, 3653–3665 [116] Shipway, McCartney, (2005) Sliding Wear Behaviour of Conventional and Nanostructured HVOF Sprayed WC–Co Coatings Wear, 259(7–12), 820–827 [117] Shrestha, Hodgkiess T, Neville A(2001) The effect of post-treatment of a highvelocity oxy-fuel Ni-Cr-Mo-Si-B coating part 2: Erosion-coirosion behavior Journal of Thermal Spray Technology, 10, No4, 656–665 [118] Shrestha S, Neville A, Hodgkiess T (2001) The effect of post-treatment of a high-velocity oxy-fuel Ni-Cr-Mo-Si-B coating Journal of Thermal Spray Technology, 10, No3, 470–479 [119] Sobolev V, Guilemany J.M (2000) Development of coating structure and 135 adhesion during high velocity oxygen-fuel spraying of WC-Co powder on a copper substrate Journal of Thermal Spray Technology, 9, No 1, 100–106 [120] Stewart D A., Shipway P H, McCartney (1999) Abrasive Wear Behaviour of Conventional and Nanocomposite HVOF-Sprayed WC–Co Coatings Wear, 225–229, P, 789–798 [121] Stewart DA, Shipway PH, McCartney DG (1998) Influence of heat treatment on the abrasive wear behaviour of HVOF sprayed WC-Co coatings Surface and Coatings Technology, 105(1),13-24, doi: 10.1016/S0257-8972(98)00444-7 [122] Stoica V, Ahmed R, Golshan M, Tobe S (2004) Sliding wear evaluation of hot isostatically pressed thermal spray cermet coatings Journal of Thermal Spray Technology, 13, 93-107, doi: 10.1361/10599630418077 [123] Stokes J (2008) The Theory and Application of the Sulzer Metco HVOF Thermal Spray Process [124] Stokes J (2003) Production of Coated and Free-Standing Engineering Components using the HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) Process Dublin City University, Ireland [125] Suegama P.H, Fugivara C.S, Benedetti A.V, (2004) The influence of gun transverse speed on electrochemical behaviour of thermally sprayed Cr3C2NiCr coatings in 0.5 M H2SO4solution Electrochim Acta, 49, 627–634 [126] Susanta, Kumar, Gauri (2017) Optimization of multi-response dynamic systems using multiple regression-based weighted signal-to-noise ratio Journal of Industrial Engineering International, 2017, 161–178 [127] Taguchi G, Chowdhury S, Wu Y (2007) Taguchi’s Quality Engineering Handbook Taguchi’s Qual Eng Handb doi: 10.1002/9780470258354 [128] Taha-al Z Y, Hashmi M S, Yilbas B.S (2009) Effect of WC on the Residual Stress in the Laser Treated HVOF Coating Journal of Materials Processing Technology, 209(7), 3172–3181 [129] Takeuchi (2001) A Microstructural Study of HVOF and VPS Sprayed MCrAlY Coatings VTT Symposium (Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus), no 211, 163– 172 [130] Tapphorn R M, Gabel H (1998) The Solid-State Spray Forming of Low-Oxyde 136 Titanium Components JOM J Miner Met Mater Soc, 50(9), 45–47 [131] TCVN-3104 (1979) Tiêu chuẩn thép hợp kim thấp cường độ cao [132] Thorpe M L, Richter H.J (1992) A Pragmatic Analysis and Comparison of HVOF Processes Proc 13th Int Therm Spray Conf Florida, USA, 137–147 [133] Tucker Jr.R (2013) Thermal Spray Technology, ASM Handbook, Vol 5A [134] Turns S.R (2000) An Introduction to Combustion Model Combust Syst A Pract appraoch doi: 10.1201/9781420005035.ch2 [135] Turunen E, Varis T, Hannula S.P, Vaidya A, Kulkarni A, Gutleber J, Sampath S, Herman H (2006) On the role of particle state and deposition procedure on mechanical, tribological and dielectric response of high velocity oxy-fuel sprayed alumina coatings Mater Sci Eng A doi: 10.1016/j.msea.2005.08.226 [136] Uygunoğlu T, Brostow W, Gunes I (2015) Wear and friction of composites of an epoxy with boron containing wastes Polímeros, 25, 271–276 [137] Valarezo A, Choi W.B, Chi W, Gouldstone A (2010) Process control and characterization of NiCr coatings by HVOF-DJ2700 system: A process map approach J Therm Spray Technol doi: 10.1007/s11666-010-9492-1 [138] Vernhes L, Lee D.A, Poirier D, Li D (2013) HVOF Coating Case Study for Power Plant Process Control Ball Valve Application Journal of Thermal Spray Technology 22(7):1184-1192 [139] Wang Q, Xiang J, Chen G (2013) Propylene Flow, Microstructure and Performance of WC–12Co Coatings using a Gas-Fuel HVOF Spray Process J Mater Process Technol, 213(10), 1653–1660 [140] Wang L.J, Chen H, Liu Y, Gou G.Q (2011) Effects of Cr on Microstructure and Hardness of HVOF-Sprayed WC-Co Coating Advanced Materials Research, 317–319, 301–306 [141] Wang X, Feng F, Klecka M.A, Mordasky M.D, Garofano JK, El-wardany T, Nardi A, Champagne VK (2015) Characterization and modeling of the bonding process in cold spray additive manufacturing Addit manufacture doi: 10.1016/j.addma.2015.03.006 [142] Wang Y.Y, Li C.J, Ohmori A (2005) Influence of substrate roughness on the bonding mechanisms of high velocity oxy-fuel sprayed coatings Thin Solid 137 Films doi: 10.1016/j.tsf.2005.03.024 [143] White FM (1986) Fluid Mechanics Boston [144] Wood (2010) Tribology of Thermal Sprayed WC–Co Coatings Int J Refract Met Hard Mater, 28(1), 82–94 [145] Yang K, EbisunoY, Tanaka K (2011) Verification of the Flattening Behavior of Thermal-Sprayed Particles and Free-Falling Droplets through Controlling Ambient Pressure Surface and Coatings Technology, 205(13), 3816–3823 [146] Young (1998) Parameter Study of HP/HVOF Deposited WC-Co Coatings Journal of Thermal Spray Technology, 7(1), 97–107 [147] Zhang, Sampath S (2008) A Universal Method for Representation of In-Flight Particle Characteristics in Thermal Spray Processes Journal of Thermal Spray Technology, 18, no 1, 23–34 [148] Zhao, Maurer L, Fischer (2004) Study of HVOF Spraying of WC–CoCr using on-Line Particle Monitoring Surf Coatings Technol, 185(2–3), 160–165 [149] Zhao, Liu W, Dong C (2009) Effects of Arc Spray Process Parameters on Corrosion Resistance of Ti Coatings Journal of Thermal Spray Technology, 18(4), 702–707 [150] https://www.springer.com/materials/surfaces+interfaces/journal/11666 [151] http://www.toledomms.com [152] https://www.fst.nl/systems/cold-gas-spray/ [153] https://www.asminternational.org/documents/10192/26746001/ [154] https://metallisation.com/applications/thermal-spray- [155] https://www.ofic.co.jp/en/r_and_d/thermalspraying/ [156] https://link.springer.com/article/10.1007/s11090-010-9250-7 [157] http://www.plasmapowders.com/hipojet-2700-high-velocity-oxygen-fuelpowder-spray-system.htm [158] www.Nutek-us.com, DOE-I Basic Design of Experiments (The Taguchi Approach) 138 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Bùi Văn Khoản, Nguyễn Thanh Phú, Lê Thu Quý, Phạm Đăng Lộc (2016) Nghiên cứu thành phần cấu trúc bột Corindon từ nguồn nguyên liệu nước với định hướng ứng dụng làm vật liệu cho công nghệ phun Plasma Tạp chí Khoa học Cơng nghệ -Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Hƣng Yên, Số 12, ISSN 2354-0575 Bùi Văn Khoản, Kiều Đăng Trƣờng, Lê Thu Quý, Lê Đăng Thắng, Ngô Văn Dũng, Nguyễn Thanh Phú, Nguyễn Quốc Mạnh (2018) Nghiên cứu chế tạo lớp phun phủ plasma Al2O3-TiO2 ứng dụng để nâng cao độ bền chi tiết máy Tạp chí Cơ Khí Việt Nam, số 1+2, trang 103-108, ISSN 0866-7056 Nguyễn Thanh Phú, Đinh Văn Chiến, Đào Duy Trung, Đồn Thanh Hòa, Lê Văn Thồi (2018) Tối ưu hóa đa mục tiêu cho lớp phủ WC-12Co phun HVOF dựa phương pháp MRWSN Tạp chí Khoa học Cơng nghệ - Trƣờng Đại học Sƣ phạm Kỹ thuật Hƣng Yên, Số 20, ISSN 2354-0575 Chien-Dinh Van, Canh – Tong Van, Phu – Nguyen Thanh (2019) Multi-response opti- mization of 67Ni18Cr5Si4B coating by HVOF spray using Taguchi-OEC technique Journal of Adhesion Science and Technology, vol 33, no 3, pp 314– 327, ISSN: 0169-4243 Chien-Dinh Van, Phu – Nguyen Thanh, Hoa – Doan Thanh, Khoan – Bui Van (2019) Optimizating spray parameters of High velocity oxy fuel (HVOF) for Cr3C2 - NiCr coating, Applied Mechanics and Materials, vol 889, pp 168-176, ISSN: 1662-7482 139 PHỤ LỤC Phụ lục luận án gồm kết đo tính chất ảnh phân tích cấu trúc lớp phủ Các kết đƣợc trình bày theo trình tự dƣới đây: + Kết phân tích hình thái thành phần hóa học bột phun WC-12Co + Kết đo độ cứng lớp phủ mẫu thực nghiệm + Kết đo độ xốp lớp phủ mẫu thực nghiệm + Kết đo độ bền bám dính lớp phủ với mẫu thực nghiệm + Kết kiểm chứng thông số tối ƣu đến độ cứng lớp phủ + Kết kiểm chứng thông số tối ƣu đến độ bền bám dính lớp phủ + Kết kiểm chứng thông số tối ƣu đến độ xốp lớp phủ + Kết chụp SEM mẫu lớp phủ mẫu thực nghiệm + Kết phân tích thành phần thép 16Mn + Kết đo lƣợng mài mòn mẫu + Kết chụp SEM mẫu lớp phủ sau thử mòn 140