Rautapohjaisen jauheen ja nikkelipohjaisen jauheen ero laserpinnoituksessa

Valurautaisten osien laserpinnoituksessa rautapohjaisen ja nikkelipohjaisen jauheen valinta vaikuttaa suoraan pinnoituskerroksen suorituskykyyn, käyttötilanteisiin ja kustannuksiin. Näiden kahden välinen keskeinen ero näkyy koostumuksessa, suorituskyvyssä, prosessin sopeutumiskelpoisuudessa ja käyttötilanteissa seuraavasti:

1. Ainesosien erot

2. Ydinsuorituskyvyn vertailu

1) Mekaaniset ominaisuudet

Rautapohjainen jauhe:

• Korkea kovuus (HRC 30-60, koostumuksen säädöllä, korkea Cr- ja Mo-pitoisuus voi saavuttaa HRC 50:n tai korkeamman), hyvä kulutuskestävyys;

• Lujuus on lähellä valurautamatriisin lujuutta (vetolujuus 500–1000 MPa), parempi metallurginen yhteensopivuus valuraudan kanssa ja verhouskerroksen ja matriisin välinen sidoslujuus on korkea (yleensä > 300 MPa);

• Keskinkertaisen haurauden ja kovuuden omaavilla malleilla voi olla tietty halkeamaherkkyys (verhousprosessia on hallittava jännityksen vähentämiseksi).

Nikkelipohjainen jauhe:

• Keskikovuus (HRC 20–45, niukkaseosteinen tyyppi on pehmeämpi, korkea Cr- ja W-tyyppi voi saavuttaa HRC:n 40–50), mutta erinomainen sitkeys ja parempi iskunkestävyys kuin rautapohjaisella jauheella;

• Hieman alhaisempi vetolujuus kuin runsasseosteisella rautapohjaisella jauheella (400–800 MPa), mutta parempi plastisuus (venymä > 10 %, rautapohjaisella jauheella yleensä

• Hieman alhaisempi sidoslujuus valuraudan kanssa (yleensä 200–300 MPa), mutta alhainen halkeamaherkkyys, ei helppo tuottaa kylmähalkeamia (nikkelin sitkeyden ja alhaisen jännityksen ominaisuuksien vuoksi).

2) Korroosionkestävyys

Rautapohjainen jauhe: keskitasoinen korroosionkestävyys. Tavallisella rautapohjaisella jauheella (alhainen kromipitoisuus) on hyvä kestävyys ilmakehän ja makean veden korroosiolle, mutta se on altis ruostumiselle happamissa ja emäksisissä ympäristöissä. Korkean kromipitoisuuden omaavalla jauheella (kromipitoisuus > 12 %) on parempi korroosionkestävyys, mutta se ei silti ole yhtä hyvä kuin nikkelipohjaisella jauheella.

Nikkelipohjainen jauhe: erinomainen korroosionkestävyys, erityisesti korkeissa lämpötiloissa, kosteissa, happamissa ja emäksisissä (kuten orgaanisissa hapoissa, heikosti alkalisissa) ympäristöissä (koska nikkeli ja kromi muodostavat tiheän oksidikalvon), sopii korroosio-olosuhteisiin.

3) Lämmönkestävyys

Rautapohjainen jauhe: yleinen lämmönkestävyys, pitkäaikainen käyttölämpötila on yleensä

Nikkelipohjainen jauhe: vahva lämmönkestävyys, voi toimia vakaasti korkeissa lämpötiloissa 600–1000 ℃ (kuten nikkelipohjainen jauhe, joka sisältää Cr- ja W-elementtejä, erinomainen hapettumisenestokyky ja lämpöväsymiskestävyys).

4) Yhteensopivuus valurautamatriisin kanssa

Rautapohjainen jauhe: lähempänä valuraudan (Fe-pohjaisen) lämpölaajenemiskerrointa (rautapohjaisen jauheen lämpölaajenemiskerroin on noin 11–14 × 10⁻⁶/℃, valuraudan noin 10–12 × 10⁻⁶/℃), pieni lämpöjännitys verhouksen aikana, ei halkeile helposti lämpölaajenemiseron vuoksi (sopii erityisesti paksuille verhouskerroksille).

Nikkelipohjainen jauhe: Lämpölaajenemiskerroin on suhteellisen korkea (noin 13–16 × 10⁻⁶/℃), mikä eroaa hieman valuraudasta. Se halkeilee helposti paksun verhouksen aikana syntyvän lämpöjännityksen vuoksi, jota on lievennettävä esilämmityksellä, hitaalla jäähdytyksellä tai kerrosverhouksella.

3. Prosessien sopeutumiskyvyn erot

Rautapohjainen jauhe:

• Alhainen herkkyys laserteholle, sulan altaan keskipitkä juoksevuus, helppo muodostaa tasainen verhouskerros;

• Sisältää hapettumista poistavia alkuaineita, kuten piitä ja bromia, kestää hyvin valuraudan epäpuhtauksia, kuten hiiliä ja rikki (huokosten muodostuminen ei ole helppoa);

• Verhokerroksen laimennussuhdetta (verhokerrokseen sekoitetun perusmetallin osuus) on kohtalaisen vaikea hallita, yleensä 10–20 % (liian korkea laimennussuhde voi heikentää kovuutta).

Nikkelipohjainen jauhe:

• Korkea laserin absorptionopeus, hyvä sulan altaan juoksevuus (erityisesti nikkelipohjainen jauhe, joka sisältää B:tä ja Si:tä), helppo saavuttaa ohut ja tasainen verhouskerros;

• Herkkä valuraudan hiilipitoisuudelle. Jos matriisissa on korkea hiilipitoisuus (kuten harmaassa valuraudassa), hauraiden faasien (kuten verkkokarbidien) muodostuminen on helppoa hiilen diffuusion vuoksi verhokerrokseen. Laserparametreja on hallittava tarkasti (kuten tehon vähentäminen ja skannausnopeuden lisääminen) laimennusasteen vähentämiseksi (yleensä vaaditaan alle 10 %).

• Reagoi helposti valuraudan rikin (S) kanssa muodostaen matalassa lämpötilassa sulavia eutektisia yhdisteitä (kuten Ni₃S₂), mikä johtaa lämpöhalkeamiin. On varmistettava, että pintasulfidit poistetaan valurautaisten osien esikäsittelyn aikana.

4. Kustannus- ja sovellusskenaariot

Yhteenveto

• Rautapohjaista jauhetta suositaan: kun tavoitteena on edullinen hinta ja korkea kulutuskestävyys, eivätkä työolosuhteet vaadi voimakasta korroosiota tai korkeita lämpötiloja (kuten tavallisten mekaanisten osien korjaus).

• Nikkelipohjaista jauhetta suositaan: kun vaaditaan korroosionkestävyyttä, lämmönkestävyyttä tai suurta sitkeyttä ja korkeammat kustannukset ovat hyväksyttäviä (kuten tarkkuusvalurautaosien vahvistaminen erityisissä työolosuhteissa).