Ar esate susipažinęs su nikelio-chromo karbidu?

(Dažnai vadinama NiCr-Cr₃C₂ kompoziciniais milteliais) yra didelio našumo kermeto medžiaga, skirta naudoti aukštos temperatūros, koroziją sukeliančiose ir dilimui atspariose aplinkose. Ją sudaro nikelio ir chromo lydinio (NiCr) rišiklio fazė ir chromo karbido (Cr₃C₂) kietoji fazė. Įprasta jos sudėtis yra 75 % Cr₃C₂ + 25 % NiCr (čia NiCr yra 80 % Ni ir 20 % Cr). Dangos, suformuotos naudojant didelio greičio deguonies kurą (HVOF) arba plazminį purškimą, atlieka svarbų vaidmenį apsaugant svarbiausius pramoninius komponentus.

I. Medžiagos sudėtis ir struktūra

Dvipusis kompozicinis dizainas:

Kietoji fazė Cr₃C₂: lydymosi temperatūra siekia 1810 °C, pasižymi puikiu kietumu aukštoje temperatūroje (mikrokietumas 2200–2700 kg/mm²) ir dideliu atsparumu oksidacijai (reikšminga oksidacija prasideda tik esant 1100–1400 °C). Rišiklio fazė NiCr: suteikia tvirtumo ir atsparumo korozijai. 80 % Ni ir 20 % Cr lydinio sudėtis aukštoje temperatūroje sudaro tankią oksido plėvelę, kuri padidina atsparumą korozijai ir oksidacijai.
Miltelių pavidalas: gaminamas aglomeracijos ir sukepinimo procesais, miltelių dalelių dydis paprastai yra 15–45 μm (HVOF) arba -325 mesh (plazminiam purškimui). Laikyti atokiau nuo drėgmės ir džiovinti 120 °C temperatūroje vieną valandą prieš naudojimą.

II. Pagrindiniai našumo pranašumai
1. Itin aukštas temperatūros stabilumas
- Atsparumas oksidacijai siekia 900 °C. Po 5 valandų poveikio 982 °C temperatūroje, spalva pakinta tik nežymiai, tuo tarpu WC-Co lydiniai arba nerūdijantis plienas patiria didelį oksidacijos suirimą.
- Dėl didelio kietumo išlaikymo aukštoje temperatūroje jis tinka šiluminei įrangai, tokiai kaip dujų turbinos ir katilai.

2. Puikus atsparumas korozijai
- Praskiestos sieros rūgšties aplinkoje jo atsparumas korozijai yra 30 kartų didesnis nei 1Cr18Ni9Ti nerūdijančio plieno; garų aplinkoje jo atsparumas korozijai yra 50 kartų didesnis nei Co-WC lydinių.
- Atsparus šarminių tirpalų korozijai, tinka popieriaus gamybos ir chemijos įrangai.

3. Didelis atsparumas dilimui ir erozijai
- Po purškimo ant elektrinės katilinės vamzdžių sienelių, metinis nusidėvėjimas sumažėja nuo 1,5–2,0 mm iki 0,03 mm, o tarnavimo laikas pailgėja iki daugiau nei 7 metų.
- Puikus atsparumas erozijai, kurią sukelia smėliu prisotinti vandens srautai, tinka turbinų mentėms ir jūrinių siurblių komponentams.

4. Optimizuotos trinties charakteristikos (savaiminio tepimo variantas)
- Pridėjus Ni dengtos MoS₂ (8–24 %), sukuriama savaime tepanti danga, sumažinanti trinties koeficientą nuo 0,72 iki 0,45 ir 36 % sumažinanti dilimo svorio nuostolius.

III. Pramoninis pritaikymas
1. Energetikos ir elektros įranga
Katilo „keturių vamzdžių“ apsauga: vandens sienelės vamzdžiai, perkaitintuvai ir kt. yra apsaugoti nuo anglies pelenų erozijos, todėl jų tarnavimo laikas pailgėja 7 kartus, sumažėja vamzdžių plyšimų skaičius.
Dujų turbinos ir hidroenergija: menčių sandariklių ir kreipiamųjų menčių antikavitacinės dangos, atsparios 800 °C aukštos temperatūros dujoms.

2. Naftos chemijos produktai ir sunkiosios mašinos

Gręžimo įrankiai: gręžimo žiedai ir purvo siurblių įdėklai atsparūs smėlio erozijai ir silpnai rūgštinei korozijai.

Vožtuvai ir kompresoriai: Sandarinimo paviršiai ir varžtų paviršiai yra sutvirtinti, kad būtų galima pakeisti brangius nerūdijančio plieno komponentus.

3. Popieriaus gamybos ir tekstilės mašinos

Džiovinimo cilindrinių volelių paviršiai: kietumas siekia 35–46 HRC, todėl sumažėja grandiklių susidėvėjimas ir pailgėja šlifavimo ciklas nuo šešių mėnesių iki 3–4 metų.

Gondoliniai voleliai: atsparūs pluošto trinčiai ir prailgina keitimo ciklus.

4. Aviacija ir aukščiausios klasės įranga

Variklio sandarinimo takeliai: Kompresoriaus šepetinių sandariklių sukibimo stipris yra 43–47,6 MPa, jie pasižymi savaiminio sutepimo savybėmis.

Važiuoklės kaiščiai: atsparūs trinties dilimui ir dideliems apkrovų smūgiams.

IV. Pagrindiniai purškimo proceso aspektai
1. Miltelių suderinamumas
- HVOF atveju pageidautina naudoti -325 mesh smulkūs milteliai (dalelių dydis 15–45 μm); plazminiam purškimui -150/300 mesh yra neprivalomas.
- Higroskopinius miltelius reikia iš anksto pašildyti 120 °C temperatūroje vieną valandą, kad danga neprarastų poringumo.

2. Parametrų optimizavimas
HVOF procesas: liepsnos greitis 1500–2000 m/s, temperatūra 2800–3100 °C, slopinamas Cr₃C₂ skaidymas (skilimo greitis - Tipiniai parametrai: deguonies slėgis 0,9 MPa, propano slėgis 0,4 MPa, purškimo atstumas 180–380 mm.

3. Pagrindo išankstinis apdorojimas
- Smėliasrove apdorokite iki Sa3 klasės, kai šiurkštumas yra 50–80 μm. Purškimą reikia baigti per 3–4 valandas nuo smėliasrovės apdorojimo.

V. Inovacijų kryptys ir tendencijos
Savitepės kompozitinės medžiagos: pridėjus kietųjų tepalų, tokių kaip Ni dengtas MoS₂/BaF₂, sumažėja trinties koeficientas (pvz., aviacijos ir kosmoso sandarikliuose).
Nanotechnologijų panaudojimas: B₄C arba nano-Cr₃C₂ (0,8–2 μm) įvedimas pagerina dangos tankį ir tvirtumą.
Pažangus apdorojimas: liepsnos temperatūros ir dalelių greičio stebėjimas realiuoju laiku sumažina dangos poringumą (tikslas:

Santrauka
Nikelio-chromo karbido dangos, kurių bendras dizainas sudarytas iš „Cr₃C₂ kietosios fazės ir NiCr rišiklio fazės“, yra idealus sprendimas sprendžiant trigubo gedimo – aukštos temperatūros, korozijos ir dilimo – problemą. Jų pritaikymas energetikos, aviacijos ir sunkiosios pramonės srityse įrodė ilgalaikę apsauginę vertę. Tolesnė plėtra bus skirta daugiafunkciams kompozitams ir tiksliam apdirbimui, siekiant nuolat įveikti apsaugos kliūtis ekstremaliomis darbo sąlygomis.