Sliding wear performance of metallic laser coatings against composite PTFE seals

Laser coatings are frequently used in applications where they slide against various elastomeric and polymeric seals or guide bands in different environments. Examples of such applications include hydraulics, maritime propulsion systems and components in pulp & paper industry. In this study highl...

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Published in:Materialwissenschaft und Werkstofftechnik 2018-10, Vol.49 (10), p.1263-1277
Main Authors: Tuominen, J., Pajukoski, H., Vuoristo, P., Thieme, S., Nowotny, S., Näkki, J.
Format: Article
Language:English
Subjects:
Adhesive wear
Coatings
coaxial wire feeding
Corrosion resistance
Corrosion tests
Dichtungsverschleiß
Duplex stainless steels
Elastomers
Fluid flow
Friction resistance
Frictional wear
Glass fibers
Heißdraht-Laserauftragschweißen
hot-wire laser cladding
Hydraulics
Inconel 625
koaxiale Drahtführung
Laser beam cladding
Lasers
Molybdenum disulfide
Nickel base alloys
Polytetrafluoroethylene
Propulsion systems
PTFE
Room temperature
Seal wear
Sliding friction
Superalloys
Surface hardness
Thermanit 2509
Wear mechanisms
Wear resistance
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Description
Summary:Laser coatings are frequently used in applications where they slide against various elastomeric and polymeric seals or guide bands in different environments. Examples of such applications include hydraulics, maritime propulsion systems and components in pulp & paper industry. In this study highly corrosion resistant Inconel 625 (DIN Mat. No. 2.4856) and Thermanit 2509 super duplex stainless steel (∼1.4501) coatings manufactured by novel coaxial hot‐wire laser cladding technique are tested in dry conditions at room temperature against various composite polytetrafluoroethylene (PTFE) seals. Despite only small difference in coating surface hardness, ∼1.4501 and 2.4856 show significant differences in wear and friction performance against various seals. For instance, ∼1.4501 is superior to 2.4856 against glass fiber and MoS2 reinforced PTFE in terms of wear resistance and friction characteristics, whereas 2.4856 performs better against bronze reinforced PTFE seal. The reference Stellite laser coating, which is the hardest counter surface in this study, exhibits the best wear behavior against all the seal materials tested. The differences in wear performances are explained by cohesive and adhesive wear mechanisms. Translation Laserbeschichtungen werden häufig in Anwendungen eingesetzt, bei denen sie an verschieden Elastomer‐ und Polymerdichtungen oder Führungsbändern in unterschiedlichen Umgebungen gleiten. Beispiele für solche Anwendungen sind Hydrauliken, Schiffsantriebssysteme und Komponenten in der Papierindustrie. In dieser Studie werden die extrem korrosionsbeständigen Legierungen Inconel 625 (DIN W.‐Nr. 2.4856) und Thermanit 2509 Super‐ Duplex‐Edelstahl (∼1.4501) getestet, die durch das neue koaxiale Heißdraht‐Laserauftragschweißverfahren hergestellt werden. Der Test erfolgt unter trockenen Umgebungsbedingungen bei Zimmertemperatur mit verschiedenen Polytetrafluorethylen (PTFE)‐Verbundwerkstoffdichtungen. Trotz eines nur geringen Unterschieds hinsichtlich der Härte der Beschichtungsoberfläche zeigen ∼1.4501 und 2.4856 erhebliche Unterschiede bezüglich ihres Verschleiß‐ und Reibverhaltens bei verschiedenen Dichtungen. So zeigt ∼1.4501 beispielsweise eine höhere Leistung als 2.4856 bei Glasfaser und MoS2‐verstärktem PTFE hinsichtlich Verschleißverhalten und Reibeigenschaften. Bei bronzeverstärkten PTFE‐Dichtungen weist jedoch 2.4856 eine bessere Leistung auf. Die Stellite‐Referenzlaserbeschichtung, bei der es sich um die härteste Gegenfläche in dieser Studi
ISSN:0933-5137
1521-4052
DOI:10.1002/mawe.201800013