Nikkel-kroom-kroomkarbiidkattekihtide valmistamine ülehelikiirusega pihustamise teel

Ülehelikiirusega pihustamine on täiustatud pinnatöötlustehnoloogia, mis kasutab kattematerjalide sulatamiseks või osaliseks sulatamiseks kõrge temperatuuriga ja kiireid joasid ning seejärel sadestab need suure kiirusega aluspinnale, moodustades kõrgjõudlusega katte. Nende hulgas on ülehelikiirusega leegipihustamisega valmistatud nikkel-kroom/kroomkarbiidkatted eriti laialdaselt tööstuslikes rakendustes kasutusel.

I. Tehnilised põhimõtted Ülehelikiirusega leegipihustamise tehnoloogia kasutab kütuse (näiteks petrooleumi, propaani või vesiniku) intensiivset põlemist kõrgsurve hapnikuga põlemiskambris, et tekitada kõrge temperatuuri ja kõrgsurvega gaasivool. See gaasivool kiirendatakse ülehelikiirusele, kui see läbib spetsiaalselt loodud Lavali düüsi, moodustades stabiilse kiire joa. Pihustusprotsessis kasutatav nikkel-kroomi sulamist ja kroomkarbiidist komposiitpulber juhitakse sellesse joa sisse, kuumutatakse kiiresti sulaks või poolsulaks olekuks ja see põrkub eeltöödeldud (nt liivapritsiga töödeldud) aluspinnale äärmiselt suure kiirusega (tavaliselt üle 600 m/s). Sulanud osakesed lamenevad aluspinnal, jahtuvad kiiresti ning kuhjuvad ja tahkuvad, moodustades lõpuks tiheda, tihedalt seotud kermetkatte.

II. Südamiku katte omadused Selle protsessi abil valmistatud nikkel-kroom/kroomkarbiidkattel on järgmised silmapaistvad omadused:

Suurepärased mehaanilised omadused: Kate ühendab endas suure kõvaduse ja hea sitkuse. Selle mikrokõvadus jääb tavaliselt vahemikku 760 HV kuni 995 HV. Sideainefaasina toimiv nikkel-kroomi sulam tagab suurepärase sitkuse ja nakketugevuse, samas kui dispergeeritud kroomkarbiidi kõva faas annab peamise kulumiskindla toe. Katte ja aluspinna vaheline keskmine nakketugevus ületab 60 MPa.

Tihe mikrostruktuur: Pihustatud osakeste äärmiselt suure kiiruse tõttu deformeeruvad nad löögi korral täielikult, mille tulemuseks on tihe superpositsioon ja mis võimaldab katte poorsust kontrollida äärmiselt madalal tasemel, 1–2%. Madal poorsus on katte suurepärase korrosioonikindluse ja oksüdatsioonikindluse võti.

Suurepärane vastupidavus kõrgele temperatuurile: see kate säilitab stabiilse jõudluse pika aja jooksul töötemperatuuride vahemikus 538 ℃ kuni 900 ℃. Sellel on kõrge kõvaduse säilivus kõrgel temperatuuril ning märkimisväärne vastupidavus oksüdatsioonile ja gaasierosioonile. Uuringud näitavad, et 620 ℃ kõrgel temperatuuril on selle vastupidavus tahkete osakeste erosioonile mitu kuni kümme korda suurem kui tavalistel kuumakindlatel teraspindadel.

Hea keskkonnakindlus: Nikkel-kroomi sulamist sideainefaasil endal on hea oksüdatsiooni- ja korrosioonikindlus. Kroomkarbiidiga kombineerituna on kate tõhusalt vastupidav kõrgel temperatuuril toimuvale oksüdeerumisele, väävli korrosioonile ja erosioonile, mis on põhjustatud erinevatest soolapihustustest ja keemilistest keskkondadest.

III. Peamised rakendusvaldkonnad

Lennundus: Kasutatakse kulumiskindlate ja hõõrdumiskindlate tihendite jaoks kuuma otsaga komponentidel, näiteks mootori kompressori labadel ja turbiini korpustel.

Energia ja võimsus: Kasutatakse laialdaselt söeküttel ja gaasil töötavate elektrijaamade katlatorude, auruturbiinide labade ja gaasiturbiinide üleminekusektsioonide kõrge temperatuurikaitseks ja eluea pikendamiseks.

Tööstuslik tootmine: rakendatakse võtmekomponentidele, nagu metallurgiarullid, kõrgtemperatuurilised ventiilid, paagutusahju juhikud, naftakeemiapumpade võllid ja mehaanilised tihendusrõngad.

IV. Ülehelikiirusega pihustamiseks sobivad nikkel-kroom-kroomkarbiidmaterjalid.