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.