Degradace Cr3C2–NiCr povlaku připraveného technikou HVOF / Degradation of Cr3C2-NiCr coating prepared by the HVOF technique

Abstract

82 ÚVODTechnika HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) je způsob povlakování, při kterém je materiál ve formě prášku pomocí nosného plynu vstřikován do spalovací komory. Zde dochází k natavení některých složek a vý-raznému urychlení pohybu směrem k povlakované součásti. HVOF povlaky na bázi Cr 3 C 2 -NiCr se používají především pro zvýšení tvrdosti a otěruvzdornosti za zvýšených teplot, kdy vykazují velmi vysokou strukturní stabilitu a odolnost proti oxidaci [1]. Zatímco matrice NiCr zajišťuje povlaku dostatečnou korozní odolnost, jeho otěruvzdornost je dána primárně karbidickými částicemi. Povlak Cr 3 C 2 -NiCr je ve standardním stavu tvořen nanokrystalickou až amorfní matricí NiCr, karbidy, nízkým obsahem Cr 2 O 3 (vzniklých přímou reakcí chromu s kyslíkem během HVOF procesu), póry a často také malými trhlinami [2]. Nanesený HVOF povlak má vysokou hustotu a porozitu pod úrovní 1 %. Kromě karbidu Cr 3 C 2 bývají v povlaku přítomné také karbidy Cr 7 C 3 a Cr 23 C 6 vzniklé transformací původního Cr 3 C 2 . Velkou výhodou těchto povlaků je podobný koefi cient roztažnosti železa a karbidu Cr 3 C 2 [3,4].Během provozu za zvýšených teplot dochází k oxidaci a v povlaku se tvoří oxid Cr 2 O 3 . Předpokládá se, že Cr 2 O 3 částečně zpomaluje oxidaci podkladového materiálu blokováním přístupu reaktivních složek prostředí směrem k podkladu [5]. Oxid Cr 2 O 3 vzniká jak oxidací karbidu Cr 3 C 2 , tak i chromu z matrice povlaku. Přednostní oblastí pro difúzi kyslíku a následnou vnitřní oxidaci uvnitř povlaku jsou fázová rozhraní Cr 3 C 2 /NiCr [6]. K vytvoření ochranné vrstvy oxidu chromitého je třeba, aby matriční slitina NiCr obsahovala minimálně 10 % Cr. Na slitině NiCr dochází během oxidace za zvý-šených teplot nejdříve ke tvorbě vrstvy NiO, pod níž se postupně vytváří vrstva Cr 2 O 3 . Reakcí těchto dvou oxidů navíc vzniká spinel NiCr 2 O 4 . Při vysokých koncentracích chromu v matrici je oxidická vrstva tvořena pouze Cr 2 O 3 [4,7]. V průběhu oxidace vznikají ve vrstvě pnutí, a to tahová vlivem transformace Cr 3 C 2 na karbidy s vyšší hustotou (Cr 7 C 3 , Cr 23 C 6 ), i tlaková způsobená objemovou expanzí karbidu Cr 3 C 2 na oxid Cr 2 O 3 (objemový poměr vzniklého Cr 2 O 3 ku spotřebovanému Cr 3 C 2 je asi 1,6). K celkovému pnutí v systému zároveň přispívá fakt, že oxid chromitý vzniklý oxidací karbidu Cr 3 C 2 a matrice NiCr má vzhledem k odlišnému mechanismu růstu rozdílnou strukturu [6].V literatuře nebyly zjištěny žádné negativní účinky vysokoteplotní oxidace (bez přítomnosti vodní páry) na kompaktnost a přilnavost HVOF vrstvy.

Recent Progress on Anti-Slip and Highly Wear-Resistant Elastic Coatings: An Overview

“…Metallic anti-skid coatings provide exceptional resistance to aging and decomposition, exhibit consistent friction coefficients, and demonstrate excellent anti-wear properties as well as high-temperature oxidation resistance. They provide extensive potential for use in the domain of anti-skid and highly durable coatings [44][45][46][47]. Extensive research has been conducted by both Chinese and international experts on anti-skid coatings made from metal.…”

Steel Boiler Tube with HVOF Coating: Peculiarity and Interfacial

“…Corrosion resistance comes from the NiCr matrix, while the carbide ceramic peak offers exceptional wear resistance. [10]. Furthermore, various carbide phases have been isolated from Cr3C2 particles.…”

Microstructure Characteristics and Properties of NiCrMoFeCoAl-30%Cr₃C₂ HVOF Coating on T22 Boiler Tube Steel

“…At present, they have a high melting point, Cr 3 C 2 -NiCr coating similarly extends to high resistance to oxidation corrosion [28][29]. The NiCr matrix allows for corrosion resistance, while the caride ceramic peak substantially influences wear resistance [30]. Different phases are further indicated as carbides in Cr 3 C 2 powders.…”