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This special issue of the Journal of Thermal Spray Technology presents a selection of articles that were delivered at the International Thermal Spray Conference 2019 (ITSC 2019), which were expanded into full-length, peer-reviewed articles. The conference was held in Yokohama, Japan, on May 26-29, 2019, and was organized by the ASM International Thermal Spray Society (TSS) and the Japanese Thermal Spray Society.

Next to ZrO2, compositions in the system Cr2O3-TiO2-Al2O3 are the most used ceramic materials for thermally sprayed coating solutions. Cr2O3 coatings present good sliding wear resistance, Al2O3 coatings show excellent insulation behaviour and TiO2 striking corrosion properties. In order to combine these properties, coatings containing more than one oxide are highly interesting. The conventional spraying process is limited to the availability of binary feedstock powders with defined compositions. The use of suspensions offers the opportunity for tailor-made compositions: within the triangle of Cr2O3-TiO2-Al2O3 each mixture of oxides can be created. The formulation of binary or ternary suspensions is based on the preparation of stable single-oxide suspensions, which will later be mixed to achieve the desired composition. This procedure requires the development of water-based suspensions with suitable behavior, otherwise the ceramic particles and dissolved organic additives may interact and form agglomerates, which are prejudicial to the thermal spray process. This work presents criteria for the selection of raw materials as well as relevant aspects for the development of binary suspensions to be used in thermal spray. For procedure validation, coatings sprayed using Cr2O3-TiO2 suspensions and S-HVOF will be shortly presented and analysed in terms of their microstructure and microhardness.

Ziel der hier vorgestellten Arbeit war es den Einfluss der Beschichtungspulvereigenschaften und der Spritzprozesse auf das technische Leistungsvermögen hochgeschwindigkeitsflammgespritzter Cr3C2-NiCr-Schichten und die Wirtschaftlichkeit bei ihrer Herstellung zu untersuchen und darauf aufbauend zu verbessern. Im hier vorliegenden zweiten Teil werden der Einfluss von Wärmebehandlungen sowie die Beständigkeit im Abrasions- und Erosionsverschleiß diskutiert. Zur Verbesserung dieser tribologischen Eigenschaften muss der Anteil der in der Bindermatrix gelösten Carbide möglichst gering sein, um ihre Versprödung und damit Rissanfälligkeit zu vermeiden. Dies kann entweder durch die Verringerung der Prozesstemperatur und Erhöhung der Partikelgeschwindigkeit beim Spritzen gewährleistet werden, oder aber durch eine nachträgliche Wärmebehandlung der Schichten. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass WC-haltige Zusammensetzungen das Kriterium einer gleichzeitigen Verbesserung der technischen Gebrauchseigenschaften der Schichten und der Wirtschaftlichkeit bei ihrer Herstellung erfüllen und noch erhebliches Potential für weitere Verbesserungen bieten.

Tribomechanical properties of nanostructured coatings deposited by suspension high velocity oxy-fuel (S-HVOF) and conventional HVOF (Jet Kote) spraying were evaluated. Nanostructured S-HVOF coatings were obtained via ball milling of the agglomerated and sintered WC-12Co feedstock powder, which were deposited via an aqueous-based suspension using modified HVOF (TopGun) process. Microstructural evaluations of these hardmetal coatings included transmission electron microscopy, x-ray diffraction, and scanning electron microscopy equipped with energy dispersive x-ray spectroscopy. The nanohardness and modulus of the coated specimens were investigated using a diamond Berkovich nanoindenter. Sliding wear tests were conducted using a ball-on-flat test rig. Results indicated that low porosity coatings with nanostructured features were obtained. High carbon loss was observed, but coatings showed a high hardness up to 1000 HV2.9N. S-HVOF coatings also showed improved sliding wear and friction behavior, which were attributed to nanosized particles reducing ball wear in three-body abrasion and support of metal matrix due to uniform distribution of nanoparticles in the coating microstructure.

Ziel der hier vorgestellten Arbeiten war die Untersuchung des Einflusses der Beschichtungspulvereigenschaften auf die Wirtschaftlichkeit bei der Herstellung und das technische Leistungsvermögen hochgeschwindigkeitsflammgespritzter Cr3C2-NiCr-Schichten. Die Schichten wurden mit verschiedenen Hochgeschwindigkeitsflammspritzprozessen - HVOF mit gasförmigen und flüssigen Brennstoffen, sowie HVAF - hergestellt und die entsprechenden Auftragswirkungsgrade und Schichtauftragsraten ermittelt. Dafür wurden vier kommerzielle Cr3C2-NiCr-Beschichtungspulver mit sphärischer Morphologie aber unterschiedlicher Herstellungsverfahren, Carbidkorngrößen und Porosität verwendet. Der Einfluss von WC-Zusätzen, Bindermetallgehalt und noch feinerem Cr3C2-Ausgangspulver wurde mit einem kommerziellen und vier experimentellen Pulvern untersucht. In dem hier vorliegenden ersten Teil der zusammenfassenden Darstellung werden die Schichtmikrostrukturen und mechanischen Eigenschaften auf der Grundlage der detaillierten granulometrischen und strukturellen Analyse der Pulver sowie der verwendeten Spritzprozesse beschrieben.