Příprava nikl-chrom-chrom-karbidových povlaků supersonickým stříkáním

Nadzvukové stříkání je pokročilá technologie povrchového inženýrství, která využívá vysokoteplotní a vysokorychlostní trysky k roztavení nebo částečnému roztavení povlakových materiálů a následnému jejich nanášení na povrch substrátu vysokou rychlostí za účelem vytvoření vysoce výkonného povlaku. Mezi nimi jsou v průmyslových aplikacích obzvláště široce používány povlaky nikl-chrom/karbid chromu připravené nadzvukovým plamenným stříkáním.

I. Technické principy Technologie nadzvukového plamenného stříkání využívá intenzivní spalování paliva (jako je petrolej, propan nebo vodík) s vysokotlakým kyslíkem ve spalovací komoře k vytvoření proudu plynu o vysoké teplotě a tlaku. Tento proud plynu je při průchodu speciálně navrženou Lavalovou tryskou zrychlován na nadzvukovou rychlost a vytváří stabilní vysokorychlostní proud. Kompozitní prášek ze slitiny niklu a chromu a karbidu chromu použitý v procesu stříkání je přiváděn do tohoto proudu, rychle se zahřívá do roztaveného nebo poloroztaveného stavu a dopadá na předem upravený (např. pískovaný) povrch substrátu extrémně vysokými rychlostmi (obvykle přesahujícími 600 m/s). Roztavené částice se na substrátu zplošťují, rychle chladnou, hromadí se a tuhnou, čímž nakonec vytvářejí hustý, pevně spojený cermetový povlak.

II. Charakteristiky povlaku jádra Povlak nikl-chrom/karbid chromu připravený tímto způsobem má následující vynikající vlastnosti:

Vynikající mechanické vlastnosti: Povlak kombinuje vysokou tvrdost s dobrou houževnatostí. Jeho mikrotvrdost se obvykle pohybuje od 760 HV do 995 HV. Slitina niklu a chromu, která působí jako pojivová fáze, poskytuje vynikající houževnatost a pevnost spoje, zatímco dispergovaná tvrdá fáze karbidu chromu poskytuje hlavní otěruvzdornou podporu. Průměrná pevnost spoje mezi povlakem a substrátem přesahuje 60 MPa.

Hustá mikrostruktura: Díky extrémně vysoké rychlosti stříkaných částic se při nárazu plně deformují, což vede k těsné superpozici a umožňuje kontrolovat pórovitost povlaku na extrémně nízké úrovni 1–2 %. Nízká pórovitost je klíčem k vynikající odolnosti povlaku proti korozi a oxidaci.

Vynikající výkon při vysokých teplotách: Tento povlak si udržuje stabilní výkon po dlouhou dobu v rozsahu provozních teplot od 538 °C do 900 °C. Vykazuje vysokou odolnost vůči vysokoteplotní tvrdosti a značnou odolnost vůči oxidaci a erozi plynem. Studie ukazují, že při vysoké teplotě 620 °C je jeho odolnost vůči erozi pevných částic několikanásobně až desetkrát vyšší než u běžných žáruvzdorných ocelových substrátů.

Dobrá odolnost vůči vlivům prostředí: Samotná pojivová fáze ze slitiny niklu a chromu má dobrou odolnost proti oxidaci a korozi. V kombinaci s karbidem chromu povlak účinně odolává oxidaci za vysokých teplot, korozi způsobené sírou a erozi způsobené různými solnými mlhami a chemickými látkami.

III. Hlavní oblasti použití

Letectví a kosmonautika: Používá se pro těsnění odolná proti opotřebení a oděru na horkých součástech, jako jsou lopatky kompresorů motorů a skříně turbín.

Energie a výkon: Široce používán pro ochranu před vysokými teplotami a prodloužení životnosti kotlových trubek v uhelných a plynových elektrárnách, lopatek parních turbín a přechodových sekcí plynových turbín.

Průmyslová výroba: Používá se na klíčové komponenty, jako jsou metalurgické válce, vysokoteplotní ventily, vedení slinovacích pecí, hřídele petrochemických čerpadel a mechanické těsnicí kroužky.

IV. Nikl-chrom-chrom-karbidové materiály vhodné pro nadzvukové stříkání.