Ülehelikiirusega pihustatud nikkel-kroom-kroomkarbiidkattekihtide rakendused

Ülehelikiirusel pihustatud nikkel-kroom-kroomkarbiid (NiCr-Cr₃C₂) katted, millel on suurepärane kõrge temperatuuriga kulumis-, korrosiooni- ja erosioonikindlus, mängivad olulist rolli võtmekomponentide kaitsmisel erinevates tööstussektorites. Järgnevalt on esitatud tüüpiliste rakendusstsenaariumide ja tegelike tulemuste analüüs:

I. Energia- ja elektriseadmed
1. Katla "nelja toruga" kaitse
- Soojuselektrijaamades ja keevkihtkateldes kuluvad veeseinatorud, ülekuumenditorud, vahesoojenditorud ja ökonomaiseri torud pikaajaliselt kõrge temperatuuriga suitsugaaside ja kivisöetuha tõttu, mille tulemuseks on kuni 1,5–2,0 mm aastane kulumine.
- Pärast NiCr-Cr₃C₂ katete (paksus 0,3–0,6 mm) pihustamist väheneb kulumine 0,03–0,2 mm/aastas, pikendades kasutusiga üle seitsme aastani ja vähendades torude purunemisest tingitud planeerimata seisakuid. Tüüpiline protsess: ülehelikiirusega kaarpihustamine (HVOF), kasutades 75–80% Cr₃C₂ sisaldusega pulbrit, et parandada katte homogeensust ja dekarbonisatsioonikindlust.

2. Turbiini ja gaasiturbiini komponendid
- Läbivoolukomponendid, näiteks turbiinilabad ja juhtlabad, on liivaga rikastatud vees vastuvõtlikud kavitatsioonile ja erosioonikahjustustele.
- Selliste elementide nagu Nb ja Ta (1–5%) lisamine parandab kate hõõrdkulumist ja kavitatsioonikindlust, muutes selle sobivaks hüdro- ja gaasiturbiinide labadele.

II. Lennundus ja tipptasemel seadmed
1. Mootori harjatihend rajad
- Kompressori ja turbiini rootori tihendite puhul peab kate olema nii suure nakketugevusega (43–47,6 MPa) kui ka iseõlitavate omadustega.
- Tahkete määrdeainete, näiteks CaF₂/BaF₂ (ülejäänu), lisamine loob kõrgel temperatuuril iseõlitava katte, mis vähendab harja hõõrdekadu ja kohandub töötingimustega alla 800 °C. - Näidisprotsessi parameetrid: pihustuskaugus 340–360 mm, hapniku voolukiirus 1750–1800 l/h, petrooleumi voolukiirus 5,3–5,5 gallonit/h.

2. Kõrge temperatuuriga sulamist komponentide kaitse
- Kasutatakse kompressori labade tappide, teliku tihvtide jms puhul, et kaitsta neid hõõrdkulumise ja kõrge temperatuuriga oksüdeerumise eest.

III. Naftakeemia ja rasked masinad

1. Puurimis- ja vedelike seadmed
- Komponendid, nagu naftapuurkaelused, tsentralisaatorid ja mudapumpade voodrid, seisavad silmitsi kahekordse rünnakuga – liivakarva erosiooni ja söövitava keskkonna poolt.
- Katte korrosioonikindlus on 30 korda suurem kui roostevabal terasel (lahjendatud väävelhappe keskkonnas), mis suurendab erosioonikulumiskindlust 3-5 korda.
- Ventiilide tihenduspindade ja keemiapumpade tiivikute puhul on see vastupidav nõrgalt happelise keskkonna ja osakeste kulumise sünergilisele mõjule.

2. Kompressori ja kruvide remont
- Kompressori kruvidele ja hüdrauliliste silindrite kolvivarrastele pihustamine vähendab hõõrdumist ja kulumist, asendades kalleid roostevabast terasest komponente.

IV. Paberi- ja tekstiilimasinad
1. Kuivatussilindrid ja rullikomponendid
- Pärast pihustuskatmist saavutab paberi kuivati ​​silindrite pinna kõvadus HRC35-46 (HB330-420), mis vähendab hõõrdetegurit ja labade kulumist. See lühendab jahvatustsüklit kuuest kuust 3-4 aastani, suurendades paberitootmist 30%.
- Tekstiilimasinate rullid ja guletirullid on tugevdatud katetega, mis pikendab oluliselt nende kulumisiga.

2. Plaatsoojusvaheti korrosioonikaitse
- Laiakanalilistele soojusvaheti plaatidele pihustatakse 0,3–0,5 mm kate, et lahendada leeliseliste lahuste põhjustatud korrosiooniprobleeme ja pikendada hooldusintervalle.

V. Protsessi rakendamise põhipunktid
1. Pulbri valik
- Eelistatud on kaetud pulbrid (75–80% Cr₃C₂ + 20–25% NiCr), mille osakeste suurus on ≥70% –325 mešši ja voolavus

2. Pinna eeltöötlus

- Liivapritsimine Sa3-klassini, karedusega 50–80 μm. Pihustamine tuleks lõpetada 3–4 tunni jooksul pärast liivapritsimist.

3. Pihustusparameetrite kontroll
- HVOF leegi kiirus 1500–2000 m/s ja temperatuur 2900–3100 °C karbiidi lagunemise pärssimiseks (lagunemiskiirus

Kokkuvõte
Nikkel-kroomkarbiidkatted sobivad oma sünergilise "kõva faasi + sideaine faasi" disaini (Cr₃C₂ kulumiskindluse tagamiseks + NiCr korrosioonikindluse tagamiseks) ja ülehelikiirusega pihustamistehnoloogia abil ideaalselt kõrgete temperatuuride, korrosiooni ja kulumise kooseksisteerimise lahendamiseks. Nende rakendused hõlmavad juba selliseid põhisektoreid nagu energeetika, lennundus ja rasketööstus. Tulevased arengud hõlmavad nanokomposiite (näiteks B₄C lisamine) ja intelligentseid protsesse, et veelgi ületada pikaajalise kaitse kitsaskohti äärmuslikes keskkondades.