Przygotowanie powłok niklowo-chromowo-węglikowych metodą natrysku naddźwiękowego

Natryskiwanie naddźwiękowe to zaawansowana technologia inżynierii powierzchni, która wykorzystuje wysokotemperaturowe, szybkie strumienie do topienia lub częściowego topienia materiałów powłokowych, a następnie osadza je z dużą prędkością na powierzchni podłoża, tworząc powłokę o wysokiej wydajności. Spośród nich powłoki niklowo-chromowe/węglikowe chromu, wytwarzane metodą natryskiwania naddźwiękowego, są szczególnie szeroko stosowane w zastosowaniach przemysłowych.

I. Zasady techniczne Technologia natryskiwania płomieniowego naddźwiękowego wykorzystuje intensywne spalanie paliwa (takiego jak nafta, propan lub wodór) z tlenem pod wysokim ciśnieniem w komorze spalania w celu wytworzenia strumienia gazu o wysokiej temperaturze i ciśnieniu. Ten strumień gazu jest przyspieszany do prędkości naddźwiękowych, gdy przechodzi przez specjalnie zaprojektowaną dyszę Lavala, tworząc stabilny strumień o dużej prędkości. Kompozytowy proszek stopu niklowo-chromowego i węglika chromu, używany w procesie natryskiwania, jest podawany do tego strumienia, szybko podgrzewany do stanu stopionego lub półstopionego i uderza w wstępnie obrobioną (np. piaskowaną) powierzchnię podłoża z ekstremalnie dużą prędkością (zwykle przekraczającą 600 m/s). Stopione cząstki spłaszczają się na podłożu, szybko stygną, układają się w stos i zestalają, ostatecznie tworząc gęstą, ściśle związaną powłokę cermetalową.

II. Charakterystyka powłoki rdzeniowej Powłoka niklowo-chromowa/węglikowa chromu przygotowana w tym procesie charakteryzuje się następującymi wyjątkowymi właściwościami:

Doskonałe właściwości mechaniczne: Powłoka łączy wysoką twardość z dobrą wytrzymałością. Jej mikrotwardość waha się zazwyczaj od 760 HV do 995 HV. Stop niklu i chromu, działający jako spoiwo, zapewnia doskonałą wytrzymałość i wytrzymałość wiązania, a rozproszona faza twarda węglika chromu stanowi główne podłoże odporne na zużycie. Średnia wytrzymałość wiązania między powłoką a podłożem przekracza 60 MPa.

Gęsta mikrostruktura: Ze względu na wyjątkowo dużą prędkość rozpylanych cząstek, ulegają one całkowitej deformacji pod wpływem uderzenia, co skutkuje ścisłym nałożeniem się warstw i pozwala na kontrolowanie porowatości powłoki na wyjątkowo niskim poziomie 1-2%. Niska porowatość jest kluczem do doskonałej odporności powłoki na korozję i utlenianie.

Doskonała odporność na wysokie temperatury: Ta powłoka zachowuje stabilną wydajność przez długi czas w zakresie temperatur roboczych od 538°C do 900°C. Charakteryzuje się wysoką twardością w wysokiej temperaturze oraz znaczną odpornością na utlenianie i erozję gazową. Badania pokazują, że w środowisku o wysokiej temperaturze 620°C jej odporność na erozję cząsteczkową jest od kilku do dziesięciu razy wyższa niż w przypadku zwykłych podłoży ze stali żaroodpornej.

Dobra odporność na czynniki środowiskowe: Sama faza spoiwa stopu niklowo-chromowego charakteryzuje się dobrą odpornością na utlenianie i korozję. W połączeniu z węglikiem chromu powłoka skutecznie chroni przed utlenianiem w wysokich temperaturach, korozją siarkową i erozją spowodowaną rozpyloną solą i różnymi substancjami chemicznymi.

III. Główne obszary zastosowań

Lotnictwo i kosmonautyka: Stosowane do uszczelnień odpornych na zużycie i ścieranie w gorących częściach końcowych, takich jak łopatki sprężarki silnika i obudowy turbin.

Energia i moc: Szeroko stosowane do ochrony przed wysoką temperaturą i wydłużenia żywotności rur kotłowych w elektrowniach opalanych węglem i gazem, łopatek turbin parowych i sekcji przejściowych turbin gazowych.

Produkcja przemysłowa: stosowana do kluczowych komponentów, takich jak walce metalurgiczne, zawory wysokotemperaturowe, prowadnice pieców spiekalniczych, wały pomp petrochemicznych i pierścienie uszczelniające mechaniczne.

IV. Materiały niklowo-chromowo-węglikowe chromu nadające się do natryskiwania naddźwiękowego.