Приготвяне на никел-хром-хром-карбидни покрития чрез свръхзвуково пръскане

Свръхзвуковото пръскане е усъвършенствана технология за повърхностно инженерство, която използва високотемпературни, високоскоростни струи за разтопяване или частично разтопяване на покривни материали и след това отлагането им върху повърхността на субстрата с висока скорост, за да образува високоефективно покритие. Сред тях, никел-хром/хром карбидни покрития, получени чрез свръхзвуково пламъчно пръскане, са особено широко използвани в промишлените приложения.

I. Технически принципи Технологията за свръхзвуково пламъчно пръскане използва интензивно изгаряне на гориво (като керосин, пропан или водород) с кислород под високо налягане в горивна камера, за да генерира газов поток с висока температура и налягане. Този газов поток се ускорява до свръхзвукови скорости, докато преминава през специално проектирана дюза на Лавал, образувайки стабилна високоскоростна струя. Композитният прах от никел-хромова сплав и хромов карбид, използван в процеса на пръскане, се подава в тази струя, бързо се нагрява до разтопено или полуразтопено състояние и въздейства върху предварително обработената (напр. пясъкоструйна) повърхност на субстрата с изключително високи скорости (обикновено над 600 m/s). Разтопените частици се сплескват върху субстрата, бързо се охлаждат, натрупват се и се втвърдяват, като в крайна сметка образуват плътно, здраво свързано керметно покритие.

II. Характеристики на покритието на сърцевината Никел-хром/хром-карбидното покритие, получено по този процес, притежава следните изключителни свойства:

Отлични механични свойства: Покритието съчетава висока твърдост с добра жилавост. Микротвърдостта му обикновено варира от 760 HV до 995 HV. Никел-хромовата сплав, действаща като свързваща фаза, осигурява отлична жилавост и якост на свързване, докато диспергираната твърда фаза от хромов карбид осигурява основната износоустойчива опора. Средната якост на свързване между покритието и основата надвишава 60 MPa.

Плътна микроструктура: Поради изключително високата скорост на пръсканите частици, те се деформират напълно при удар, което води до плътно наслагване и позволява контролиране на порьозността на покритието на изключително ниско ниво от 1-2%. Ниската порьозност е ключова за отличната устойчивост на корозия и окисляване на покритието.

Превъзходни характеристики при високи температури: Това покритие поддържа стабилни характеристики за дълъг период от време в работен температурен диапазон от 538℃ до 900℃. То показва висока твърдост при високи температури и значителна устойчивост на окисление и газова ерозия. Проучванията показват, че при висока температура от 620℃, устойчивостта му на ерозия от твърди частици е от няколко до десет пъти по-висока от тази на обикновените топлоустойчиви стоманени основи.

Добра устойчивост на околната среда: Самата свързваща фаза от никел-хромова сплав има добра устойчивост на окисление и корозия. В комбинация с хромов карбид, покритието ефективно се съпротивлява на високотемпературно окисление, корозия от сяра и ерозия от различни солни мъгли и химически среди.

III. Основни области на приложение

Аерокосмическа индустрия: Използва се за износоустойчиви и устойчиви на абразия уплътнения на компоненти с горещ край, като например лопатки на компресори на двигатели и корпуси на турбини.

Енергия и мощност: Широко използван за защита от високи температури и удължаване на живота на тръби за котли във въглищни и газови електроцентрали, лопатки на парни турбини и преходни секции на газови турбини.

Промишлено производство: Прилага се за ключови компоненти като металургични валци, високотемпературни клапани, водачи на пещи за синтероване, валове на нефтохимически помпи и механични уплътнителни пръстени.

IV. Никел-хром-хром карбидни материали, подходящи за свръхзвуково пръскане.