Основные моменты технологии горячего напыления, часть 1 — напыляемый материал

Для освоения технологии горячего напыления необходимо обладать очень широкими знаниями: просто понимание материала недостаточно. Для создания качественного покрытия важно не только знание материала, но и понимание условий эксплуатации изделия, оборудования, а также технологического процесса напыления.

Сегодня мы сначала поговорим о часто используемых нам материалах для напыления.

Хотя напыляемые материалы также производятся методом порошковой металлургии, свойства покрытий, нанесённых порошком, существенно отличаются от свойств материалов в чистом виде. Здесь я расскажу небольшую историю.

Однажды один клиент попросил меня измерить твёрдость покрытия на карбид вольфрама с помощью твердомера по шкале Роквелла, требуя показателя выше 70, при этом все этапы процесса нужно было запечатлеть на видео для проверки. Этот запрос вызвал у меня серьёзные трудности. Руководитель, не разбираясь в технических вопросах, уже дал своё согласие и потребовал, чтобы я как бы ни старался, выполнил требования клиента. Я сказал, что при измерении покрытия с помощью твердомера по шкале Роквелла невозможно достичь показателя выше 70 — метод неправильный, результат обязательно будет неверным. Клиент спросил: «Почему?» Я ответил, что толщина покрытия слишком мала, и оно не подходит для твердомера по шкале Роквелла. Тогда клиент предложил распылить покрытие до 1 мм для измерения твёрдости. Я сказал, что даже 1 мм недостаточно, а он продолжил: «Распылю до 2 мм». В конце концов, благодаря постоянному настаиванию клиента, я распылил покрытие до 2 мм, показал результаты измерений, но всё равно не удалось достичь показателя HRC70 и выше.

В требованиях клиента, на мой взгляд, есть несколько очевидных проблем:  

1. Твёрдость карбида вольфрама. Как известно, вольфрамовая сталь очень твёрдая, её твёрдость должна превышать HRC 80. Поэтому клиент полагает, что покрытие из карбида вольфрама легко может достичь уровня выше HRC 70. Однако здесь происходит путаница между покрытием и самим материалом. На самом деле, твёрдость зерна карбида вольфрама значительно выше — она может достигать HV 2000 и более, но это не означает, что при их комбинировании можно достичь такого же уровня твёрдости. Структура покрытия совершенно отличается от структуры сплава. Тем не менее, достижение уровня HRC 70 и выше возможно.  

2. Неправильное понимание метода измерения. Самый точный способ измерения твёрдости покрытия — это микротвердомер, а не роквелловский твердомер. Можно обратиться к соответствующим национальным стандартам, или использовать ультразвуковой твердомер для измерения твёрдости поверхности изделия, однако ни один из этих методов не такой точен, как микротвердомер. Таким образом, выбранный клиентом метод является ошибочным, и результаты будут неверными.  

3. Толщина покрытия. Обычно мы рекомендуем, чтобы толщина покрытия не превышала 0,3 мм. При увеличении толщины покрытия возникает риск растрескивания, которое связано с высвобождением внутренних напряжений. Это не значит, что нельзя наносить очень толстое покрытие. В моих экспериментальных установках толщина накопленного покрытия карбида вольфрама достигала 32 мм без растрескивания и отслаивания — причина этого была найдена. Не стоит бросать всё, что не проверено, только потому, что есть некоторые базовые знания.

Я хочу сказать, что выбор покрытия не должен основываться лишь на знании материала, а должно опираться на понимание самого покрытия. Покрытие представляет собой типичную пористую слоистую структуру, внутри которой скапливаются частицы порошка, соединённые давлением при процессе напыления и сцеплением самого материала покрытия. Эта сила отличается от молекулярных и атомных сил — это физическое связывание.

В качестве напыляемых материалов мы обычно используем карбиды, оксиды, никелевые сплавы и кобальтовые сплавы. Большинство из этих материалов обладают износостойкими свойствами, и мы выбираем подходящий материал в зависимости от условий эксплуатации. Среди них никелевые и кобальтовые сплавы — наиболее часто забываемые материалы. В большинстве продуктов, которые я работал, я не выбираю вольфрамовый карбид для клиентов. Вольфрамовый карбид слишком дорог, а его характеристики по сравнению с другими сплавами довольно однобоки: основное преимущество — износостойкость. При этом многие продукты подвержены не только износу, но и высоким температурам, коррозии, окислению.

Здесь я составил простую таблицу:

Многие другие материалы невозможно перечислить по отдельности, подробности можно уточнить по телефону компании «Чжучжоу Цяньфань».