Penyediaan salutan nikel-kromium-kromium-karbida melalui penyemburan supersonik

Semburan supersonik merupakan teknologi kejuruteraan permukaan termaju yang menggunakan jet suhu tinggi dan berkelajuan tinggi untuk mencairkan atau mencairkan sebahagian bahan salutan dan kemudian memendapkannya ke permukaan substrat pada kelajuan tinggi untuk membentuk salutan berprestasi tinggi. Antaranya, salutan nikel-kromium/kromium karbida yang disediakan melalui penyemburan nyalaan supersonik digunakan secara meluas dalam aplikasi perindustrian.

I. Prinsip Teknikal Teknologi penyemburan api supersonik menggunakan pembakaran bahan api yang kuat (seperti minyak tanah, propana atau hidrogen) dengan oksigen bertekanan tinggi dalam kebuk pembakaran untuk menghasilkan aliran gas bertekanan tinggi bersuhu tinggi. Aliran gas ini dipercepatkan kepada kelajuan supersonik semasa ia melalui muncung Laval yang direka khas, membentuk jet berkelajuan tinggi yang stabil. Serbuk komposit aloi nikel-kromium dan kromium karbida yang digunakan dalam proses penyemburan dimasukkan ke dalam jet ini, dipanaskan dengan cepat kepada keadaan lebur atau separa lebur, dan memberi kesan kepada permukaan substrat yang telah dirawat terlebih dahulu (contohnya, sandblasted) pada kelajuan yang sangat tinggi (biasanya melebihi 600 m/s). Zarah lebur mendatar pada substrat, menyejuk dengan cepat, dan bertindan serta memejal, akhirnya membentuk salutan cermet yang padat dan terikat rapat.

II. Ciri-ciri Salutan Teras Salutan nikel-kromium/kromium karbida yang disediakan menggunakan proses ini mempunyai ciri-ciri cemerlang berikut:

Sifat Mekanikal yang Cemerlang: Salutan ini menggabungkan kekerasan yang tinggi dengan ketahanan yang baik. Kekerasan mikronya biasanya berkisar antara 760 HV hingga 995 HV. Aloi nikel-kromium, yang bertindak sebagai fasa pengikat, memberikan ketahanan dan kekuatan ikatan yang sangat baik, manakala fasa keras kromium karbida yang tersebar memberikan sokongan tahan haus utama. Kekuatan ikatan purata antara salutan dan substrat melebihi 60 MPa.

Mikrostruktur padat: Disebabkan halaju zarah yang disembur yang sangat tinggi, ia berubah bentuk sepenuhnya apabila terkena hentaman, mengakibatkan superposisi yang ketat dan membolehkan keliangan salutan dikawal pada tahap yang sangat rendah iaitu 1-2%. Keliangan yang rendah adalah kunci kepada rintangan kakisan dan rintangan pengoksidaan salutan yang sangat baik.

Prestasi suhu tinggi yang unggul: Salutan ini mengekalkan prestasi yang stabil dalam tempoh yang lama dalam julat suhu operasi 538℃ hingga 900℃. Ia mempamerkan pengekalan kekerasan suhu tinggi yang tinggi dan rintangan yang ketara terhadap pengoksidaan dan hakisan gas. Kajian menunjukkan bahawa pada persekitaran suhu tinggi 620℃, rintangannya terhadap hakisan zarah pepejal adalah beberapa hingga sepuluh kali ganda lebih tinggi daripada substrat keluli tahan haba biasa.

Rintangan alam sekitar yang baik: Fasa pengikat aloi nikel-kromium itu sendiri mempunyai rintangan pengoksidaan dan kakisan yang baik. Apabila digabungkan dengan kromium karbida, salutan ini berkesan menahan pengoksidaan suhu tinggi, kakisan sulfur, dan hakisan daripada pelbagai semburan garam dan media kimia.

III. Kawasan Aplikasi Utama

Aeroangkasa: Digunakan untuk pengedap tahan haus dan tahan lelasan pada komponen hujung panas seperti bilah pemampat enjin dan selongsong turbin.

Tenaga & Kuasa: Digunakan secara meluas untuk perlindungan suhu tinggi dan pemanjangan hayat paip dandang di loji janakuasa arang batu dan gas, bilah turbin stim dan bahagian peralihan turbin gas.

Pembuatan Perindustrian: Digunakan pada komponen utama seperti gulungan metalurgi, injap suhu tinggi, panduan relau pensinteran, aci pam petrokimia dan cincin pengedap mekanikal.

IV. Bahan Nikel-Kromium-Kromium Karbida Sesuai untuk Semburan Supersonik.