Да ли сте упознати са никл-хром карбидом?

(Често се назива NiCr-Cr₃C₂ композитни прах) је висококвалитетни кермет материјал дизајниран за окружења са високим температурама, корозивним и отпорним на хабање. Састоји се од везивне фазе легуре никл-хрома (NiCr) и тврде фазе хром карбида (Cr₃C₂). Његов типичан састав је 75% Cr₃C₂ + 25% NiCr (где је NiCr 80% Ni и 20% Cr). Премази формирани брзом циркулацијом кисеоника (HVOF) или плазма прскањем играју важну улогу у заштити критичних индустријских компоненти.

I. Састав и структура материјала

Дуплексни композитни дизајн:

Тврда фаза Cr₃C₂: Има тачку топљења и до 1810°C, одличну тврдоћу на високим температурама (микротврдоћа 2200–2700 kg/mm²) и јаку отпорност на оксидацију (значајна оксидација почиње тек на 1100–1400°C). NiCr везивна фаза: Обезбеђује жилавост и отпорност на корозију. Састав легуре од 80% Ni-20% Cr формира густи оксидни филм на високим температурама, побољшавајући отпорност на корозију и оксидацију.
Облик праха: Произведен процесима агломерације и синтеровања, прах обично има величину честица од 15–45 μm (за HVOF) или -325 mesh (за плазма прскање). Чувати даље од влаге и сушити на 120°C један сат пре употребе.

II. Основне предности перформанси
1. Екстремна стабилност на високим температурама
- Отпорност на оксидацију достиже 900°C. Након излагања температури од 982°C током 5 сати, показује само благо промену боје, док WC-Co легуре или нерђајући челици доживљавају јаке оксидационе проблеме.
- Висока чврстоћа на високим температурама чини га погодним за термичку опрему као што су гасне турбине и котлови.

2. Одлична отпорност на корозију
- У окружењима разблажене сумпорне киселине, његова отпорност на корозију је 30 пута већа од нерђајућег челика 1Cr18Ni9Ti; у окружењима са паром, његова отпорност на корозију је 50 пута већа од легура Co-WC.
- Отпоран на корозију алкалних раствора, погодан за производњу папира и хемијску опрему.

3. Висока отпорност на хабање и ерозију
- Након прскања на зидове цеви котла електране, годишње хабање се смањује са 1,5–2,0 мм на 0,03 мм, продужавајући век трајања на преко 7 година.
- Одлична отпорност на ерозију услед водених токова оптерећених песком, погодно за лопатице турбина и компоненте бродских пумпи.

4. Оптимизоване перформансе трења (варијанта са самоподмазивањем)
- Додавање MoS₂ обложеног никлом (8–24%) ствара самоподмазујући премаз, смањујући коефицијент трења са 0,72 на 0,45 и смањујући губитак тежине услед хабања за 36%.

III. Индустријске примене
1. Енергетска и енергетска опрема
Заштита котла „четвороцевним“ системом: Цеви са воденим зидом, прегрејачи итд. су заштићени од ерозије пепелом угља, што повећава њихов век трајања за 7 пута и смањује пуцање цеви.
Гасне турбине и хидроенергија: Антикавитациони премази на заптивкама лопатица и вођицама, отпорни на гас високе температуре од 800°C.

2. Петрохемикалије и тешке машине

Алати за бушење: Обујмице за бушење и облоге пумпи за испламивање отпорне су на ерозију зрна и корозију слабим киселинама.

Вентили и компресори: Заптивне површине и површине завртња су ојачане како би замениле скупе компоненте од нерђајућег челика.

3. Машине за производњу папира и текстила

Површине ваљака цилиндра за сушење: Тврдоћа достиже HRC 35–46, смањујући хабање стругача и продужавајући циклус брушења са шест месеци на 3–4 године.

Гондолски ваљци: Отпорни су на трење влакана и продужавају циклусе замене.

4. Ваздухопловна и врхунска опрема

Заптивне стазе мотора: Заптивке четкица компресора имају чврстоћу везивања од 43–47,6 MPa и самоподмазујућа својства.

Клинови стајног трапа: Отпорни на хабање и издржавају ударе великог оптерећења.

IV. Кључне тачке у процесу прскања
1. Компатибилност са прахом
- За HVOF, пожељан је фини прах величине -325 mesh (величина честица 15–45 μm); за плазма прскање, -150/300 mesh је опционо.
- Хигроскопни прахови захтевају претходно загревање на 120°C током једног сата како би се спречила порозност премаза.

2. Оптимизација параметара
HVOF процес: Брзина пламена 1500–2000 m/s, температура 2800–3100°C, сузбијање разлагања Cr₃C₂ (брзина разлагања - Типични параметри: Притисак кисеоника 0,9 MPa, притисак пропана 0,4 MPa, растојање прскања 180–380 mm.

3. Претходна обрада подлоге
- Пескати до степена Sa3, са храпавошћу од 50–80 μm. Прскање треба завршити у року од 3–4 сата од пескарења.

V. Правци и трендови иновација
Самоподмазујући композити: Додавање чврстих мазива као што је MoS₂/BaF₂ обложени никлом смањује коефицијент трења (нпр. код заптивача у ваздухопловној индустрији).
Нано-побољшање: Увођење B₄C или нано-Cr₃C₂ (0,8–2 μm) побољшава густину и жилавост премаза.
Интелигентна обрада: Праћење температуре пламена и брзине честица у реалном времену смањује порозност премаза (циљ:

Резиме
Никл-хром карбидни премази, кроз њихов заједнички дизајн „тврде фазе Cr₃C₂ + NiCr везивне фазе“, представљају идеално решење за решавање троструког отказа услед високе температуре, корозије и хабања. Њихова доказана примена у енергетици, авијацији и тешкој индустрији доказала је њихову дугорочну заштитну вредност. Будући развој ће се фокусирати на мултифункционалне композите и прецизну обраду како би се континуирано превазилазили проблеми у заштити под екстремним радним условима.