Toepassingen van ultrasoon gespoten nikkel-chroom-chroomcarbide coatings

Supersonisch gespoten nikkel-chroom-chroomcarbide (NiCr-Cr₃C₂) coatings spelen, dankzij hun uitstekende weerstand tegen slijtage, corrosie en erosie bij hoge temperaturen, een belangrijke rol bij de bescherming van essentiële componenten in diverse industriële sectoren. Hieronder volgt een analyse van typische toepassingsscenario's en de daadwerkelijke resultaten:

I. Energie- en stroomapparatuur
1. Bescherming van de ketel met vier buizen
- In thermische centrales en wervelbedketels worden waterwandbuizen, oververhittingsbuizen, naverhittingsbuizen en economizerbuizen op de lange termijn blootgesteld aan erosie door rookgassen met hoge temperaturen en kolenassen, wat resulteert in een jaarlijkse slijtage van 1,5-2,0 mm.
- Na het spuiten van NiCr-Cr₃C₂-coatings (dikte 0,3-0,6 mm) wordt de slijtage teruggebracht tot 0,03-0,2 mm/jaar, waardoor de levensduur wordt verlengd tot meer dan zeven jaar en ongeplande stilstand als gevolg van buisbreuken wordt verminderd. Typisch proces: Supersonisch boogspuiten (HVOF) met een gecoat poeder met een Cr₃C₂-gehalte van 75%-80% om de homogeniteit van de coating en de weerstand tegen ontkoling te verbeteren.

2. Turbine- en gasturbinecomponenten
- Doorstroomcomponenten zoals turbinebladen en geleideschoepen zijn gevoelig voor cavitatie en erosieschade in zandrijk water.
Door toevoeging van elementen zoals Nb en Ta (1-5%) verbetert de coating de wrijvingsslijtage en de cavitatieweerstand, waardoor deze geschikt is voor turbinebladen in waterkrachtcentrales en gasturbines.

II. Lucht- en ruimtevaart en hoogwaardige apparatuur
1. Motorborstelafdichtingsbanen
- Bij afdichtingen van compressor- en turbinerotoren moet de coating zowel een hoge hechtsterkte (43-47,6 MPa) als zelfsmurende eigenschappen bezitten.
- Door toevoeging van vaste smeermiddelen zoals CaF₂/BaF₂ (het restant) ontstaat een zelfsmurende coating die bestand is tegen hoge temperaturen. Dit vermindert wrijvingsverlies van de borstel en zorgt voor aanpassing aan bedrijfsomstandigheden onder de 800 °C. - Voorbeeld procesparameters: spuitafstand 340-360 mm, zuurstofdebiet 1750-1800 l/u, kerosinedebiet 5,3-5,5 gal/u.

2. Bescherming van componenten van hittebestendige legeringen
- Gebruikt op de tappen van compressorbladen, landingsgestelpennen, enz., om wrijvingsslijtage en oxidatie bij hoge temperaturen te weerstaan.

III. Petrochemie en zware machines

1. Boor- en vloeistofapparatuur
Onderdelen zoals boorkragen, centreerders en voeringen van modderpompen worden blootgesteld aan een dubbele aantasting door zanderosie en corrosieve media.
- De corrosiebestendigheid van de coating is 30 keer hoger dan die van roestvrij staal (in een verdunde zwavelzuuromgeving), waardoor de levensduur bij erosieslijtage 3 tot 5 keer langer wordt.
- Voor klepafdichtingsoppervlakken en waaiers van chemische pompen biedt het bescherming tegen de synergetische effecten van zwakzure media en slijtage door deeltjes.

2. Reparatie van compressoren en schroeven
- Het spuiten van compressorschroeven en zuigerstangen van hydraulische cilinders vermindert wrijving en slijtage, waardoor dure roestvrijstalen onderdelen overbodig worden.

IV. Machines voor papierproductie en textielproductie
1. Droogcilinders en rolcomponenten
Na het spuiten van de coating bereikt de oppervlaktehardheid van de cilinders van de papierdrogers HRC35-46 (HB330-420), waardoor de wrijvingscoëfficiënt en de slijtage van de messen afnemen. Dit verkort de slijpcyclus van zes maanden tot 3-4 jaar en verhoogt de papierproductie met 30%.
- Rollen en geleiders in textielmachines zijn versterkt met coatings, waardoor hun levensduur aanzienlijk wordt verlengd.

2. Corrosiebescherming van platenwarmtewisselaars
- De platen van de warmtewisselaar met brede kanalen worden bespoten met een coating van 0,3-0,5 mm om corrosieproblemen veroorzaakt door alkalische oplossingen te verhelpen en de onderhoudsintervallen te verlengen.

V. Kernpunten bij de implementatie van het proces
1. Poederselectie
- Gecoate poeders (75-80% Cr₃C₂ + 20-25% NiCr) hebben de voorkeur, met een deeltjesgrootte van ≥70% -325 mesh en een vloeisnelheid van

2. Oppervlaktevoorbehandeling

- Zandstralen tot Sa3-kwaliteit, met een ruwheid van 50-80 μm. Het spuiten moet binnen 3-4 uur na het zandstralen voltooid zijn.

3. Controle van spuitparameters
- HVOF-vlamssnelheid van 1500-2000 m/s en temperatuur van 2900-3100 °C om de ontleding van carbide te remmen (ontledingssnelheid

Samenvatting
Nikkel-chroomcarbidecoatings zijn, dankzij hun synergetische ontwerp met een "harde fase + bindfase" (Cr₃C₂ voor slijtvastheid + NiCr voor corrosiebestendigheid) en de toepassing van ultrasone spuittechnologie, ideaal voor het bestrijden van de combinatie van hoge temperaturen, corrosie en slijtage. Ze worden al gebruikt in kernsectoren zoals energie, luchtvaart en zware industrie. Toekomstige ontwikkelingen omvatten nanocomposieten (zoals de toevoeging van B₄C) en intelligente processen om de knelpunten van langdurige bescherming in extreme omstandigheden verder te overwinnen.