Nghiên cứu ảnh hưởng của lưu lượng phun, khoảng cách phun, tỷ lệ oxy/ propan đến độ cứng, độ bền bám dính và độ xốp của lớp phủ WC-12CO bằng phun HVOF

 ISSN 2354-0575
 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA LƯU LƯỢNG PHUN,
 KHOẢNG CÁCH PHUN, TỶ LỆ OXY/ PROPAN ĐẾN ĐỘ CỨNG,
 ĐỘ BỀN BÁM DÍNH VÀ ĐỘ XỐP CỦA LỚP PHỦ WC-12Co BẰNG PHUN HVOF
 Nguyễn Thanh Phú
 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên
 Ngày tòa soạn nhận được bài báo: 10/02/2020
 Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 20/04/2020
 Ngày bài báo được duyệt đăng: 28/05/2020
Tóm tắt:
 Trong nghiên cứu này, lớp phủ phun nhiệt HVOF với bột phun WC-12Co trên nền thép 16Mn được 
thực hiện nhằm nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số phun bao gồm: lưu lượng phun (A), khoảng cách 
phun (B), tỷ lệ hỗn hợp khí cháy oxy/propan (C). Độ cứng, độ bền bám dính và độ xốp là những tính chất 
chính của lớp phủ được đánh giá. Thiết kế thực nghiệm Taguchi với mảng L9 cùng với phân tích phương 
sai được sử dụng để tối ưu hóa các thông số phun và đánh giá mức độ ảnh hưởng của chúng đến từng tính 
chất lớp phủ. Kết quả của nghiên cứu xác các bộ thông số phun tối ưu: A = 32 gam/phút, B = 0,35m, C = 
5 cho độ cứng lớp phủ lớn nhất với 1336,2 HV; A = 32 gam/phút, B = 0,275m, C = 5 cho độ bền bám dính 
lớn nhất với 67,6 MPa; A = 26 gam/phút, B = 0,35m, C = 6 cho độ xốp lớp phủ nhỏ nhất với 1,36%. Phần 
trăm ảnh hưởng của các thông số A, B, C tới độ cứng, độ xốp và độ bền bám dính lần lượt là: C (39,4 %) 
> A (33,5 %) > B (26,2 %); B (38,9 %) > C (31,9 %) > A (28,7 %); B (55,74 %) > C (31,94 %) > A (11,74 
%). Kết quả tối ưu giúp cải thiện được tính chất lớp phủ và mức độ ảnh hưởng cho phép điều chỉnh các giá 
trị thông số phun theo yêu cầu của người sử dụng. Các thí nghiệm kiểm chứng đã xác minh các kết quả tối 
ưu là đáng tin cậy.
Từ khóa: HVOF, WC-12Co, Tối ưu hóa, Độ cứng, Độ bền bám dính, Độ xốp.
1. Đặt vấn đề bởi hầu hết chúng làm thay đổi vận tốc và nhiệt độ 
 Lớp phủ từ bột WC-12Co là một giải pháp hạt phun làm ảnh hưởng đến chất lượng lớp phủ. Do 
hoàn hảo cho việc chế tạo hoặc phục hồi bề mặt chi vậy nghiên cứu xác định thông số phun phù hợp và 
tiết làm việc cần độ cứng cao và khả năng chịu mài đánh giá ảnh hưởng của các thông số là rất cần thiết. 
mòn khô [1]. Độ cứng, độ bền bám dính, độ xốp Trên cơ sở đó, quá trình tối ưu hóa được thực hiện 
là những tính chất chính ảnh hưởng đến khả năng cùng với phân tích phương sai để nhằm xác định 
chịu mài mòn của lớp phủ WC-12Co. Tuy nhiên, các bộ thông số phun tối ưu và đánh giá mức độ ảnh 
quá trình hình thành lớp phủ WC-12Co cũng như hưởng của chúng đến từng tính chất lớp phủ nghiên 
các lớp phủ phun nhiệt khác hầu hết phụ thuộc vào cứu. Các thông số và số lượng thí nghiệm được sắp 
quá trình va đập và ảnh hưởng của nhiệt độ hạt [2]. xếp theo mảng L9 của Taguchi. Bên cạnh đó, thứ tự 
Phương pháp phun HVOF với ưu điểm cung cấp ảnh hưởng của các thông số phun cũng là cơ sở để 
cho hạt phun với tốc độ cao, thời gian tiếp xúc nhiệt xác định thứ tự ưu tiên điều chỉnh thông số phun đó 
của hạt ngắn sẽ hạn chế việc chuyển biến pha, tăng để đạt được tính chất của lớp phủ mong muốn. Các 
hiệu suất va đập hình thành lớp phủ. Do vậy lớp thực nghiệm kiểm chứng với các thông số phun tối 
phủ HVOF thường có tính chất được cải thiện rõ ưu được tiến hành để xem xét độ tin cậy của phương 
rệt hơn so với việc thực hiện bằng các phương pháp pháp trong trường hợp này.
phun khác như phun Plasma trong không khí, phun 
hồ quang điện, phun nổ, phun khí cháy, phun nguội 2. Vật liệu và quá trình thực nghiệm
[3, 4]. 2.1 Vật liệu nền và lớp phủ
 Tuy nhiên, tính chất của lớp phủ bằng phun Các mẫu phun từ thép 16Mn dạng tấm phẳng 
HVOF phụ thuộc nhiều vào các thông số quá trình, có kích thước 50 x 50 x 6 mm với thành phần hóa 
Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology 7
ISSN 2354-0575
học được thể hiện trong Bảng 1. Bề mặt mẫu phun Bảng 3. Mảng trực giao L9 với các thông số phun
được làm sạch, phun tạo nhám với giá trị khoảng 8 Thí Thông số phun
÷10 μm. Quá trình đo được thực hiện trên máy đo nghiệm A B C
độ nhám SurTest của hãng sản xuất Elektrophysik 1 26 0,2 4
(Đức). 2 26 0,275 5
 Bột phun WC-12Co là bột thương mại được 3 26 0,35 6
sử dụng làm nguyên liệu phun được cung cấp bởi 4 32 0,2 5
tập đoàn Eutectic (Mỹ), với cỡ hạt từ 15 ÷ 45 µm và 5 32 0,275 6
 6 32 0,35 4
thành phần các nguyên tố được xác minh như trong 
 7 38 0,2 6
Hình 1 để tiến hành thí nghiệm.
 8 38 0,275 4
 Bảng 1. Thành phần hoá học thép 16Mn [5]
 9 38 0,35 5
 Nguyên tố C Si Mn P
 Tỷ lệ % 0,18÷0,2 ~0,55 1÷1,6 ≤ 0,04 Bảng 4. Các thông số phun khác sử dụng trong 
 Nguyên tố S V Nb Ti nghiên cứu
 0,02÷ 0,015÷ 0,02÷ Thông số Giá trị
 Tỷ lệ % ≤ 0,04
 0,15 0,06 0,2 Áp suất propan 0,686 (MPa)
 Lưu lượng propan 60 (l/p)
 Áp suất khí nén 0,686 (MPa)
 Lưu lượng khí nén 550 (l/p)
 Áp suất nitơ 0,4 (MPa)
 Lưu lượng nitơ 20 (l/p)
 2.3. Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm
 Hình 1. Hình ảnh SEM và phân tích EDX thành 
 phần bột WC-12Co
2.2. Quá trình thực nghiệm
 Quá trình phun mẫu được thực hiện trên hệ 
thống thiết bị phun HVOF với súng phun HP-
2700M cùng với bảng điều khiển MP-2100; bộ phận 
 a. Kính hiển vi quang học Axioplan 2
cấp bột phun PF-3350. Chiều dày lớp phủ được thực 
hiện là 500 µm với sai số 10 ÷ 50 µm. Các thông số 
phun được xác định theo ba mức (Bảng 2) và được 
sắp xếp theo mảng trực giao L9 theo Taguchi (Bảng 
3). Một số thông số phun khác được xác định và 
trình bày trong Bảng 4.
Bảng 2. Các thông số phun và mức giá trị được sử 
 dụng trong nghiên cứu
 Ký Mức
 Thông số
 hiệu 1 2 3
 Lưu lượng phun b. Kết quả phép đo độ xốp
 A 26 32 38
 (gam/phút) Hình 2. Thiết bị và kết quả đo độ xốp
 Khoảng cách phun (m) B 0,2 0,275 0,35 Độ xốp của lớp phủ được đánh giá dựa trên 
 Tỷ lệ khí cháy C 4 5 6 tiêu chuẩn ASTM B276-05:2015 [6] dùng cho lớp 
8 Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology
 ISSN 2354-0575
phủ gốm và các bít. Giá trị độ xốp của mẫu phun 3. Kết quả và bàn luận
được tính là giá trị trung bình của bốn giá trị đo trên 3.1 Kết quả thực nghiệm
bốn ảnh chụp tế vi với độ phóng đại x200 ở bốn vị Mẫu thực nghiệm sau khi được phun tạo lớp 
trí khác nhau. Ảnh chụp tế vi được chụp trên kính phủ sẽ được cắt nhỏ bằng đĩa cắt kim cương với 
hiển vi quang học Axioplan 2-Carl Zeiss (Hình 2. kích thước 15 x 15 x 6,5 mm và tiến hành đúc mẫu 
a, b). Phép đo độ cứng tế vi (HV0,1) với tải trọng là bằng nhựa epoxy có đường kính mẫu đúc là 20 mm 
100 gam, thời gian nhấn tải là 15 giây trên thiết bị (Hình 5). Khi nhựa khô, các mẫu được mài, đánh 
IndentaMet 1106 theo tiêu chuẩn ASTM E384 - 17: bóng qua các loại giấy giáp SiC qua các cỡ hạt từ 
2011 [7]. Giá trị đo độ cứng phủ dựa trên độ sâu, 1/100 đến 1/2000 mm và được làm sạch bằng cồn 
rộng của vết lõm của mũi đâm và là trung bình của tinh khiết. Mẫu được sấy khô trong tủ gia nhiệt có 
5 kết quả đo tương ứng với 5 vị trí khác nhau trên hút chân không ở nhiệt độ 50˚C trong khoảng thời 
một mẫu (Hình 3). Độ bền bám dính giữa lớp phủ gian 30 phút trước khi tiến hành chụp ảnh tế vi để 
WC-12Co với kim loại nền được thực hiện theo tiêu đo độ xốp lớp phủ và độ cứng tế vi. Các mẫu kiểm 
chuẩn JIS-H-8666-1980 [8] (Nhật Bản) với nguyên tra độ bền bám dính lớp phủ với nền, mẫu phun 
lý thiết kế như Hình 4. được mài phẳng để chiều dày lớp phủ đạt 0,4mm 
 rồi được cắt thành các mẫu với kích thước như Hình 
 6. Thành phần pha của lớp phủ được thực hiện trên 
 phần còn lại của các mẫu sau khi cắt.
 Hình 5. Ảnh chụp chín mẫu đo độ cứng, độ xốp
 Hình 3. Ảnh nguyên lý đo độ cứng và các vết đo 
 trên một mẫu đo độ cứng
 Hình 6. Kích thước mẫu kiểm tra độ bền bám dính 
 lớp phủ
 Kết quả đánh giá cấu trúc lớp phủ thông qua 
 ảnh chụp SEM cho thấy lớp phủ WC-12Co có chất 
 lượng tốt khi độ xốp trên các mẫu quan sát là thấp. 
 Độ bền liên kết của lớp phủ với nền cũng như trong 
 lớp phủ là cao bởi độ xốp thấp và rất ít vết nứt (Hình 
 7). Kết quả phân tích XRD trên Hình 8 cho thấy 
 thành phần WC bị biến đổi một phần thành pha 
 W2C và Co4W2C. Sự biến đổi pha cũng như sự thay 
 Mẫu kiểm tra đổi các thông số phun làm thay đổi vận tốc, nhiệt độ 
 Hình 4. Nguyên lý đo độ bền bám dính lớp phủ và hạt, trạng thái va đập và hình thành lớp phủ dẫn đến 
 kích thước mẫu đo tính chất của các lớp phủ thay đổi.
Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology 9
ISSN 2354-0575
 Bảng 5. Kết quả đo và giá trị S/N tương ứng
 Độ bền bám 
 Độ cứng Độ xốp
 dính
 Thí 
 nghiệm Giá trị Giá trị Giá trị 
 Mẫu số 1 Mẫu số 2 Mẫu số 3 đo S/N đo S/N đo S/N
 (HV0.1) (MPa) (%)
 1 1058,2 60,491 52,1 34,34 3,18 -10,05
 2 1166,8 61,340 65,3 36,30 2,16 -6,69
 3 1167,3 61.344 61,2 35,74 1,42 -3,05
 Mẫu số 4 Mẫu số 5 Mẫu số 6
 4 1296,0 61,976 59,5 35,49 2,79 -8,91
 5 1180,5 61,441 65,6 36,34 2,14 -6,61
 6 1229,8 61,797 58,3 35,31 2,30 -7,24
 7 1095,6 60,793 53,8 34,62 2,96 -9,43
 8 1018,9 60,162 55,0 34,81 3,37 -10,55
 Mẫu số 7 Mẫu số 8 Mẫu số 9
 9 1245,4 61,790 57,5 35,19 1,92 -5,67
 Hình 7. Ảnh SEM cấu trúc lớp phủ của các mẫu
 Các kết quả đo nhận được cho thấy sự thay đổi 
 Từ các kết quả phân tích cấu trúc và thành các thông số phun làm ảnh hưởng rõ rệt đến các tính 
phần trên cho thấy khoảng thông số nghiên cứu là chất lớp phủ, điều này chứng tỏ ảnh hưởng đáng kể 
phù hợp và tác động đáng kể của các thông số phun của các thông số nghiên cứu đến tính chất lớp phủ. 
đến tính chất lớp phủ. Do vậy, các phép đo xác định Từ đó, các giá trị S/N tương ứng cho mỗi kết quả 
các tính chất cơ bản của lớp phủ WC-12Co gồm độ thực nghiệm với từng tính chất với đặc trưng chất 
cứng, độ xốp, độ bền bám dính được thực hiện làm lượng theo Taguchi: lớn hơn thì tốt hơn cho độ cứng 
cơ sở để tối ưu hóa và đánh giá ảnh hưởng của các và độ bền bám dính; nhỏ hơn thì tốt hơn cho độ xốp 
thông số phun. Kết quả đo trung bình trên các mẫu [9]. Các giá trị S/N được xác định và trình bày trong 
ứng với mỗi tính chất được xác định và trình bày Bảng 5 để làm cơ sở tính toán phân mức ảnh hưởng 
trong Bảng 5. và xác định bộ thông số tối ưu.
 3.2 Tối ưu hóa thông số phun tới độ cứng của 
 lớp phủ
 Từ kết quả thực nghiệm và các giá trị S/N 
 trong Bảng 5, tiến hành tính toán phân mức tác động 
 của các thông số phun tới độ cứng lớp phủ và được 
 trình bày trong Bảng 6, biểu đồ Hình 9. a. Kết quả 
 tối ưu xác định mức thông số phun A2B3C2 với A 
 = 32 g/phút, B = 0,35m, C = 5 cho độ cứng lớp 
 phủ lớn nhất và có giá trị dự đoán 1329,6 HV. Phép 
 phân tích phương sai xác định phần trăm ảnh hưởng 
 của các thông số phun dựa trên tổng độ lệch bình 
 phương của các thông số (Bảng 7 và Hình 9. b) với 
 giá trị: C (39,4 %) > A (33,5 %) > B (26,2 %). Giá 
 trị độ tin cậy dựa trên chỉ số P-value đều nhỏ hơn 
 0,05 chứng tỏ các thông số phun nghiên cứu là các 
 thông số ảnh hưởng chính. Mức độ ảnh hưởng cho 
Hình 8. Ảnh phân tích (XRD) thành phần pha lớp phép thứ tự ưu tiên điều chỉnh để các thông số để đạt 
 phủ (các mẫu 3, 4, 8) độ cứng lớp phủ với C > A > B.
10 Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology
 ISSN 2354-0575
Bảng 6. Phân mức tác động của các thông số phun Bảng 8. Phân mức tác động của các thông số phun 
 tới độ cứng lớp phủ dựa trên các giá trị S/N. tới độ bền bám dính dựa trên các giá trị S/N
 Thông số phun Thông số phun
 Mức Mức
 A B C A B C
 1 61,06 61,09 60,82 1 35,46 34,81 34,82
 2 61,74 60,98 61,74 2 35,71 35,81 35,66
 3 60,95 61,68 61,19 3 34,87 35,41 35,56
 Thứ tự ảnh hưởng 2 3 1 Thứ tự ảnh hưởng 2 1 3
 a.
 a.
 b.
Hình 9. Mức tối ưu và % ảnh hưởng của các thông b.
 số phun đến độ cứng lớp phủ Hình 10. Mức tối ưu và phần trăm ảnh hưởng của 
 các thông số phun đến độ bền bám dính lớp phủ
Bảng 7. Kết quả phân tích ANOVA cho kết quả độ 
 cứng Bảng 9. Kết quả phân tích ANOVA kết quả đo độ 
 Bậc Tổng bình Trung % ảnh cứng các mẫu thực nghiệm
 Yếu Trị 
 tự phương các bình bình hưởng Bậc Tổng Trung 
 tố số P Yếu Trị % ảnh 
 do yếu tố phương (%) tự bình bình bình 
 tố số P hưởng
 A 2 18825,2 9412,6 0,025 33,5 do phương phương
 B 2 14731,3 7365,6 0,032 26,2 A 2 51,860 25,9300 0,017 28,7
 C 2 22124,4 11062,2 0,022 39,4 B 2 70,447 35,2233 0,012 38,9
 Sai số 2 490,4 245,2 -- 0,9 C 2 57,727 28,8633 0,015 31,9
 Tổng 8 56171,3 -- -- 100 Sai số 2 0,887 0,4433 -- 0,5
 Tổng 8 180,920 -- -- 100
3.3 Tối ưu hóa thông số phun tới độ bền bám 
dính của lớp phủ 3.4. Tối ưu hóa thông số phun tới độ xốp của lớp phủ
 Kết quả tối ưu cho độ bền bám dính lớp phủ Thông số phun tối ưu A1B3C3 với A = 26 gam/
 phút; B = 0,35 m; C = 6 cho độ xốp nhỏ nhất dự 
xác định thông số phun A2B2C2 với A = 32 g/phút, B 
= 0,275m, C = 5 (Bảng 8 và Hình 10. a) cho độ bền đoán là 1,43% (Hình 11. a và Bảng 10). Kết quả 
bám dính của lớp phủ với nền lớn nhất và có giá trị phân tích phương sai xác định phần trăm ảnh hưởng 
dự đoán là 67,6 MPa Phần trăm ảnh hưởng của các của các thông số phun với thứ tự ảnh hưởng: B 
thông số phun tơi độ bền bám dính được xác định (55,74 %) > C (31,94 %) > M (11,74%). Các thông 
với thứ tự: B (38,9 %) > C (31,9 %) > A (28,7 %) số phun đũng được xác định là các thông số ảnh 
(Bảng 9 và Hình 10. b). Ảnh hưởng của sai số với hưởng chính đến độ xốp lớp phủ, kết quả phân tích 
0,5% và các trị số P-value của mỗi thông số đều nhỏ là hòa toàn có ý nghĩa dựa trên việc xác giá trị ảnh 
hơn 0,05 chứng tỏ độ tin cậy của các thông số và kết hưởng của sai số và chỉ số P-value bảng (Bảng 11 
quả của nghiên cứu. và Hình 11. b).
Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology 11
ISSN 2354-0575
Bảng 10. Giá trị S/N trung bình của các mức thông bám dính, -1,5% cho độ xốp (Bảng 12). Các kết quả 
 số phun tới độ xốp lớp phủ kiểm chứng đã xác định phương pháp tối ưu hóa 
 Thông số phun nhiều thông số đến tính chất lớp phủ đã thực hiện 
 Mức
 A B C cho độ tin cậy và hiệu quả cao, mặc dù các tính chất 
 1 -6,594 -9,462 -9,279 lớp phủ WC-12Co bằng phun HVOF đều có giá trị 
 2 -7,585 -7,950 -7,089 tốt, song việc tối ưu hóa đã cải thiện được đáng kể 
 3 -8,548 -5,315 -6,360 các tính chất lớp phủ nhận được.
 Thứ tự ảnh hưởng 3 1 2 Bảng 12. Bảng so sánh các kết quả thực nghiệm 
 kiểm chứng với kết quả dự đoán tối ưu theo Taguchi
 Tính Kết quả tối ưu Sai 
 Giá trị
 chất số
 A B C A B C A B C đo
 lớp phủ 2 3 2 2 2 2 1 3 3 (%)
 Độ 
 cứng 1336,2 -- -- 1329,6 -0,5
 (HV)
 Độ 
 a. bám 
 -- 67,6 -- 66,5 -1,63
 dính 
 (MPa)
 Độ xốp 
 -- -- 1,36 1,42 +4,41
 (%)
 b.
Hình 11. Mức tối ưu và % ảnh hưởng của các thông 4. Kết luận
 số phun đến độ bền bám dính của lớp phủ Trong nghiên cứu này, các thông số phun 
 nghiên cứu bao gồm lưu lượng phun (A), khoảng 
Bảng 11. Kết quả phân tích ANOVA kết quả đo độ cách phun (B), tỷ lệ oxy/propan (C) được tối ưu và 
 cứng các mẫu thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của chúng nhằm cải thiện độ 
 cứng, độ bền bám dính và độ xốp lớp của phủ lớp 
 Bậc Tổng Trung 
 Yếu Trị % ảnh 
 tự bình bình bình phủ WC-12Co. Phương pháp Taguchi kết hợp với 
 tố số P hưởng
 do phương phương phân tích phương sai ANOVA là các công cụ được 
 sử dụng để thực hiện quá trình. Kết quả xác định các 
 A 2 0,38682 0,193411 0,047 11,74
 bộ thông số phun với: A = 32 gam/phút, B = 0,35 m, 
 B 2 1,83696 0,918478 0,010 55,74
 C = 5 cho lớp phủ có độ cứng lớn nhất với 1336,2 
 C 2 1,05242 0,526211 0,018 31,94 HV; A = 32 gam/phút, B = 0,275 m, C = 5 cho lớp 
 Sai số 2 0,01929 0,009644 -- 0,58 phủ có độ bền bám dính lớn nhất với 67,6 MPa; A 
 Tổng 8 3,29549 -- -- 100 = 26 gam/phút, B = 0,35m, C = 6 cho lớp phủ có độ 
 xốp nhỏ nhất với 1,36%. Phần trăm ảnh hưởng của 
3.5. Thực nghiệm kiểm chứng các kết quả tối ưu các thông số phun tới lần lượt độ cứng, độ bền bám 
 Để xác minh độ tin cậy của những kết quả dính và độ xốp được xác định: C (39,4 %) > A (33,5 
tối ưu, các thí nghiệm kiểm chứng được thực hiện %) > B (26,2 %); B (38,9 %) > C (31,9 %) > A (28,7 
dựa trên các thông số phun đã xác định. Kết quả %); B (55,74 %) > C (31,94 %) > A (11,74 %). Kết 
tối ưu và các giá trị đo trên các mẫu kiểm chứng quả của các thí nghiệm kiểm chứng tương đồng với 
được trình bày trong Bảng 12. Trên cơ sở các kết kết quả dự đoán với sai lệch dưới 5% chứng tỏ kết 
quả nhận được đánh giá sai số giữa kết quả đo và quả tối ưu là đáng tin cậy. Phương pháp Taguchi đã 
kết quả đự đoán cho thấy: Sai lệch giữa kết quả đo được cung cấp một giải pháp đơn giản và hiệu quả 
và dự đoán của các tính chất là không đáng kể và để cải thiện tính chất lớp phủ từ các thông số ảnh 
đều nhỏ với 0,5% cho độ cứng 1,63% cho độ bền hưởng. 
12 Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology
 ISSN 2354-0575
Tài liệu tham khảo
 [1]. Guilemany J.M, Miguel J.M, Vizcaino S, Climent F, Role of three-body abrasion wear in the 
 sliding wear behaviour of WC-Co coatings obtained by thermal spraying. Surface and Coatings 
 Technology, vol 140, pp. 1410-146, 2001.
 [2]. Đinh Văn Chiến, Đinh Bá Trụ, Kỹ thuật phun nhiệt tốc độ cao, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ 
 thuật, 2014.
 [3]. Amin S, Panchal H, A Review on Thermal Spray Coating Processes. International Journal of 
 Current Trends in Engineering & Research, vol 2(4), pp. 556-563, 2016.
 [4]. Brendt C.C, Lenling W.J, Thermal Spray Processes - Handbook of Thermal Spray Technology, 
 ASM International, 2004.
 [5]. TCVN-3104 (1979), Tiêu chuẩn thép hợp kim thấp cường độ cao, https://van banphapluat.co/tieu-
 chuan-viet-nam-tcvn-3104-1979-ve-thep-ket-cau-hop-ki m-thap-mac-yeu-cau-k.
 [6]. ASTM B276-05, Standard Test Method for Apparent Porosity in Cement-ed Carbides, ASTM 
 International, 2015, West Conshohocken, www.astm.org
 [7]. ASTM-E384-17, Standard Test Method for Microindentation Hardness of Materials, ASTM 
 International, 2017.
 [8]. JIS-H-8664, Test methods for build-up thermal spraying, Japan, 1980.
 [9]. Taguchi G, Chowdhury S, Wu Y, Taguchi’s Quality Engineering Handbook, John Wiley & Sons, 
 2005, ISBN: 978-0-471-41334-9, doi: 10.1002/9780 4702583545.
 STUDY ON EFFECT OF POWDER FEED RATE, SPRAY DISTANCE, OXYGEN/
 PROPANE RATIO ON HARDNESS, ADHESION STRENGTH AND POROSITY OF WC-12Co 
 COATING BY HVOF SPRAY
Abstract:
 In this study, WC-12Co powder was deposited on 16Mn steel to study the effect of spray parameters 
including oxygen/propane ratios, powder feed rates and spray distance on coating properties such as 
hardness, adhesion strength and porosity. Taguchi’s experimental design with L9 array and analysis of 
variance were used to optimize spray parameters and evaluate their influence to each coating property. 
Results show that the optimal spray parameters were determined with: A = 32 g.min-1, B = 0,35 m, C = 5 
for maximum coating hardness at 1336,2 HV; A = 32 g.min-1, B = 0,275 m, C = 5 for maximum coating 
adhesion strength at 67,6 MPa; A = 26 g.min-1, B = 0,35m, C = 6 for minimum porosity at 1,36%. The 
effect percentage of parameters m, n, S on hardness, porosity and adhesion is: C (39,4 %) > A (33,5 %) > 
B (26,2 %); B (38,9 %) > C (31,9 %) > A (28,7 %); B (55,74 %) > C (31,94 %) > A (11,74 %) respectively. 
One can be said that obtained results help to improve the coating properties and adjust spray parameters 
values according to user requirements based on percentage of impact that have been determined. Moreover, 
verified experiments prove that presented results are reliable.
Keywords: HVOF, WC-12Co, Optimization, Hardness, Adhesion strength, Porosity.
Khoa học & Công nghệ - Số 26/Tháng 6 - 2020 Journal of Science and Technology 13