3.3 Классификация покрытий по функциональному назаначению
Для плазменного, газопламенного и детонационного напыления используют порошковые материалы, для электродуговой металлизации – проволоки.
В СНГ выпускаются серийно около 50 марок порошков, зарубежными фирмами – более 100. Кроме того, много типов порошков используется в опытном единичном порядке. Все типы напыленных покрытий можно классифицировать по функциональному назначению в зависимости от того, какое основное эксплуатационное свойство реализуется при напылении.
ИЗНОСОСТОЙКИЕ ПОКРЫТИЯ.
Наиболее дешевые – покрытия из низколегированных углеродистых сталей – 0,4…1,0%С; 1% - Cr; 1% - Mn; 1% - Ni; 1% - Mo; 1% - W; 1% - Si и т.д. Такие покрытия часто наносят на уже изношенные детали – для восстановления размеров
Более высокую износостойкость и соответственно более высокую стоимость имеют самофлюсующиеся сплавы. Подразделяются на две системы: на никелевой основе (т.н. колманой) – ПГ-СР2…ПГ-СР4 (0,2…1,0 %С; менее 5% Fe; 12…18% Cr; 2…4% Si и B) и СНГН-50 и СНГН-60 (0,5…1,1% С; 15…20% Cr; около 5% Si и В; менее 5% Fe) – их твердость – до HRC 60, и на основе кобальта – стеллиты – 110Х28К63В4; 250Х32К44В17; 25Х27К61М5Н3.
К порошкам самофлюсующихся сплавов часто добавляют порошки сверхтвердых материалов – WC, TiC, FeV и др., и получают износостойкие композиционные покрытия (рис. 41).
Рис. 41 Твердые частицы в относительно мягкой матрице
«Колманой» и «стеллиты» наряду с высокой износостойкостью обладают и высокой коррозионной стойкостью. Поэтому их применение экономически оправдано для деталей, эксплуатируемых в условиях интенсивного коррозионно-механического износа – в судостроении, химической промышленности и т.д.
Для деталей, эксплуатируемых в условиях ударно-абразивного износа (рабочие органы почвообрабатывающих машин) широко применяют порошки на железной основе типа легированного высокохромистого чугуна, например: ПГ-С27 (около 4% С; 25% Cr; по 2% Si и Ni) и «сормайт» (около 3% С; до 30% Cr; 4% Si и до 5% Ni).
Для напыления различных деталей оборудования выпускаются серия порошков типа высоколегированных Cr – W – Ni инструментальных сталей с 0,5…1,0% С, разработанные в ИЭС им. Патона – серия ПН-АН (ПН-АН20, ПН-АН30 и т.д.).
Для наиболее высокой износостойкости применяют покрытия WC-Cо (т.е. типа инструментальных твердых сплавов – с различным содержанием Со), а также сверхтвердые композиционные покрытия типа КБХ (карбид бора + хром) и др.
КОРРОЗИОННОСТОЙКИЕ ПОКРЫТИЯ
Наиболее широко используют покрытия из высоколегированных коррозионностойких сталей на хромистой, хромоникелевой основе и др., например: 20Х13, 12Х18Н10Т.
Также наносят однородные покрытия из чистых металлов – Al, Ni, Cr, Ti, Zn, Cu.
В особых случаях применяют специальные сплавы, например:
- Cr-Ni-W на основе Со – коррозионностойкое и износостойкое покрытие при температуре до 800 0С;
- 75% Cr3C2+25% NiCr - коррозионностойкое и износостойкое покрытие при температуре до 800 0С.
ЖАРОСТОЙКИЕ ПОКРЫТИЯ
- порошки карбида вольфрама WC, плакированного (т.е. покрытого) никелем в различном количестве: ПКВН-20, ПКВН-50;
- покрытия, содержащие корунд Al2O3 с различными добавками, например: 70% Al2O3+30% AlNi, чистый корунд – керамический материал, обладающий очень высокой твердостью и электроизоляциоными и теплоизолирующими свойствами.
Теплоизолирующими свойствами обладают также покрытия, содержащие окислы редкоземельных металлов – ZrO2. Их наносят как в однородном виде, так и с добавками, например 65% ZrO2+35% AlNi. Примеры практического применения жаростойких покрытий: лопатки газотурбинных двигателей, уплотнительные элементы; покрытия на тензорезисторах, покрытия на поршнях и поршневых кольцах и т.д.
Для нанесения тугоплавких покрытий (ракетная и космическая техника – например: сопла ракет, теплоизоляция ракетоносителей; прессформы для литья под давлением) – применяют наряду с покрытиями на основе Al2O3 или ZrO2, а также покрытия из чистого Mo и W.
Для напыления электрических контактов наносят покрытия из серебра, меди.