Компания по нанесению плазменно-керамического покрытия

Расширение отраслевых знаний

Лазерная наплавка или плазменное напыление: соответствие процесса ремонту

Лазерную наплавку и плазменное напыление часто называют конкурентами, но они решают разные проблемы. Лазерная наплавка расплавляет порошок и тонкий слой подложки, образуя настоящую металлургическую связь, при этом разбавление обычно поддерживается от 1% до 10%. При нанесении плазменного напыления расплавленные или полурасплавленные частицы выбрасываются на шероховатую поверхность, поэтому адгезия является механической, а прочность сцепления обычно находится в диапазоне 20–40 МПа. Первый подходит для сильно нагруженных, подверженных ударам деталей. Второй подходит для деталей, которым необходима тонкая, твердая, термически или электрически изолирующая поверхность без деформации основного металла.

Как правило, если деталь подвергается ударам, сильным контактным нагрузкам или коррозии через покрытие, выбирайте лазерную наплавку. Если деталь тонкостенная, термочувствительная или требует керамической поверхности, выберите плазменное напыление .

Почему плазменное керамическое покрытие отслаивается: четыре причины, на которые стоит обратить внимание в первую очередь

Большинство плазменное керамическое покрытие Неисправности связаны с подготовкой и несоответствием температур, а не с самим керамическим порошком. Керамика, такая как Al₂O₃, расширяется примерно со скоростью 7–8 ×10⁻⁶/K, а углеродистая сталь расширяется примерно со скоростью 12 ×10⁻⁶/K. Зазор создает напряжение на границе раздела каждый раз, когда деталь нагревается и охлаждается.

Контрольный список перед опрыскиванием

• Пескоструйная обработка угловым оксидом алюминия размером 24–46 меш для достижения шероховатости поверхности Ra 3–6 мкм и распыление в течение 2–4 часов до повторного окисления поверхности.
• Нанесите связующее покрытие NiCrAlY или NiAl толщиной 100–150 мкм, чтобы компенсировать несоответствие расширения. Пропуск этого является наиболее распространенной причиной подъема кромки.
• Ограничьте толщину керамического верхнего слоя примерно 0,3–0,5 мм. Более толстые слои накапливают больше остаточного напряжения и имеют тенденцию к растрескиванию.
• Загерметизируйте готовое покрытие эпоксидным или фосфатным герметиком, если оно будет эксплуатироваться во влажной или агрессивной среде, поскольку открытая пористость позволяет среде достигать связующего слоя.

Что касается выбора материала, то Al₂O₃–13%TiO₂ является прочным и экономичным вариантом с точки зрения износа и изоляции (около 800–1000 HV). Cr₂O₃ достигает примерно 1200–1400 HV для тонкого износа скольжения, а цирконий, стабилизированный Y₂O₃, 7–8 мас.% используется для тепловых барьеров. Мы поставляем порошки плазменного качества в контролируемом диапазоне размеров, чтобы параметры распыления оставались повторяемыми от партии к партии.

Выбор размера частиц порошка в зависимости от процесса

Распределение частиц по размерам определяет, будет ли порошок поступать плавно и плавиться. Слишком мелкий порошок забивает линию подачи и испаряется в луче или шлейфе. Слишком крупный порошок остается нерасплавленным и оставляет пустоты. Приведенные ниже диапазоны являются типичными отправными точками и должны быть точно настроены в соответствии с вашим оборудованием.

Текучесть так же важна, как и размер. Время течения Холла менее 20 с/50 г для порошков сплавов обычно указывает на стабильную подачу, а сферические частицы без сателлитов, образующиеся в результате газового распыления, помогают поддерживать постоянную скорость подачи в течение длительных циклов наплавки.

Контроль трещин и разжижения при лазерной наплавке твердых сплавов

Слои на основе кобальта и никеля высокой твердости, особенно нагруженные карбидом вольфрама, склонны к растрескиванию на углеродистых и легированных сталях из-за крутого температурного градиента между ванной расплава и холодной подложкой. Трещины обычно появляются, когда твердость слоя превышает примерно 55–60 HRC без снятия напряжений. Несколько корректировок помогают на практике.

• Среднеуглеродистую или легированную сталь предварительно нагрейте до 200–350 °C, в зависимости от углеродного эквивалента, и после плакирования медленно охладите под изоляцией.
• Используйте перекрытие дорожек на 30–50 %, чтобы каждый проход частично смягчал предыдущий.
• Для абразивных работ содержание карбида вольфрама в матрицах на основе никеля должно составлять примерно 35–60 % по весу. Более высокие фракции повышают износостойкость, но также повышают чувствительность к образованию трещин.
• Если основной металл трудно сваривать, перед жестким верхним слоем создайте более мягкий буферный слой, например, из сплава на основе никеля или железа низкой твердости.

Если разбавление превышает 10%, содержание железа снижает коррозионную стойкость и твердость слоя. Уменьшите мощность лазера или увеличьте скорость сканирования, а не просто сокращайте скорость подачи порошка. Когда проект требует определенного состава, мы можем адаптировать порошки на основе кобальта, никеля, меди или железа в соответствии с ним.

Хранение порошка и предварительная обработка, предотвращающие пористость

Влага является частым, но игнорируемым источником пористости как в облицовочных слоях, так и в слоях термического напыления. Мелкие порошки сплавов быстро впитывают влагу, а вода в ванне расплава превращается в пар, оставляя небольшие отверстия. Керамические порошки особенно чувствительны, поскольку их пористые частицы удерживают больше влаги.

Рекомендуемая процедура обработки

• Храните герметичные контейнеры при относительной влажности ниже 60%, вдали от перепадов температур, вызывающих образование конденсата.
• Сушат порошки сплавов при 100–150 °С в течение 1–2 часов в вакуумной или воздушной печи перед использованием, а керамические порошки – при 120–200 °С в течение 2–4 часов.
• Просейте переработанный порошок, чтобы удалить агломераты и брызги, и смешайте его со свежим порошком при повторном использовании не более 30–50%, чтобы сохранить состав и распределение по размерам.
• Маркируйте каждую партию номером партии, чтобы любой дефект можно было отнести к конкретному порошку и набору параметров.

Следование этой процедуре требует небольших затрат и часто устраняет необходимость гоняться за пористостью путем изменения параметров лазера или плазмы. Мы рады предоставить данные о партии и рекомендуемые условия сушки при каждом заказе.