Việc lựa chọn bột kim loại chỉ dựa vào độ cứng là một trong những sai lầm phổ biến nhất trong kỹ thuật xử lý bề mặt.

Lớp phủ có độ cứng 60 HRC không tự động tốt hơn lớp phủ có độ cứng 40 HRC. Bột phủ hoạt động tốt trên trục vít máy đùn có thể bị hỏng trên đế van. Lớp phủ giàu cacbua vonfram được thiết kế để chịu mài mòn mạnh có thể bị nứt dưới tác động lặp đi lặp lại. Tương tự, hợp kim niken chống ăn mòn có thể chịu được môi trường hóa chất khắc nghiệt nhưng lại không đủ khả năng chống mài mòn khoáng chất.

Việc lựa chọn loại bột phù hợp phải dựa trên cơ chế hư hỏng, vật liệu nền, nhiệt độ hoạt động, môi trường ăn mòn, độ dày lớp phủ yêu cầu và quy trình lắng đọng.

Đối với các quy trình phủ laser, lắng đọng năng lượng định hướng (DED), hồ quang plasma chuyển tiếp (PTA), phun nhiệt và tái chế công nghiệp, trình tự lựa chọn sau đây được khuyến nghị:

Điều kiện vận hành → cơ chế hỏng hóc → chất nền → quy trình lắng đọng → họ hợp kim → độ cứng / gia cường → kích thước hạt → xác nhận quy trình.

Hướng dẫn này giải thích cách lựa chọn vật liệu phù hợp cho thiết bị dầu khí, van, máy móc nhựa, khuôn thủy tinh, máy móc khai thác và xây dựng, khuôn công nghiệp và các bộ phận chịu mài mòn cao khác.

1. Hãy bắt đầu từ cơ chế gây hỏng, chứ không phải tên của loại thuốc nổ.

Trước khi lựa chọn bột kim loại, hãy xác định lý do tại sao bề mặt ban đầu bị hỏng.

Trong các ứng dụng công nghiệp thực tế, các cơ chế hỏng hóc chủ yếu thường bao gồm mài mòn do ma sát, mài mòn do bám dính, xói mòn, ăn mòn, oxy hóa, mài mòn ở nhiệt độ cao, va đập, mỏi nhiệt hoặc sự kết hợp của một số cơ chế.

Sự khác biệt này quyết định hệ hợp kim.

*Cần phải xem xét khả năng tương thích của quy trình. WC-CoCr và Cr₃C₂-NiCr đặc biệt phổ biến trong các quy trình phun nhiệt như HVOF; chúng không nên được coi là các loại bột phủ laser có thể thay thế cho nhau một cách tự động. HVOF được sử dụng rộng rãi cho các lớp phủ gốm kim loại WC/Co, WC/Co/Cr và Cr₃C₂/NiCr.

Do đó, nguyên tắc kỹ thuật đầu tiên rất đơn giản:

Hãy chọn loại bột phù hợp với cơ chế gây hỏng thực tế, chứ không phải dựa trên độ cứng cao nhất hiện có.

2. Hiểu rõ các nhóm bột kim loại chính

Bột hợp kim gốc sắt: Giải pháp tiết kiệm chi phí cho các cấu kiện thép.

Bột gốc sắt thường là vật liệu đầu tiên được đánh giá khi chất nền là thép cacbon, thép hợp kim thấp hoặc thép không gỉ và ứng dụng không yêu cầu khả năng chống ăn mòn hoặc chịu nhiệt độ cao của hợp kim gốc niken hoặc coban đắt tiền hơn.

Tùy thuộc vào thành phần, bột gốc Fe có thể mang lại độ cứng từ trung bình đến cao, khả năng tương thích luyện kim tốt với thép và chi phí hấp dẫn trên mỗi diện tích được phủ.

Các hệ thống điển hình bao gồm các thành phần thép không gỉ như 316L, hợp kim loại 410 và 420 , hệ thống thép dụng cụ và hợp kim chống mài mòn Fe-Cr-B-Si.

Bột sắt thương mại được sử dụng cho cả phương pháp phủ laser thông thường và tốc độ cao, và thành phần hóa học có sẵn có thể bao gồm từ hợp kim thép không gỉ chống ăn mòn đến các hệ thống lớp phủ cứng hơn làm từ Fe-Cr.

Ứng dụng được đề xuất: trục, con lăn, thanh dẫn hướng, các bộ phận thủy lực, các bộ phận nhà máy thép, các bộ phận máy móc, phục hồi kích thước và tái sản xuất công nghiệp nói chung.

Không nên chọn bột gốc Fe chỉ vì nó rẻ hơn nếu linh kiện sẽ hoạt động trong điều kiện ăn mòn hóa học khắc nghiệt, oxy hóa ở nhiệt độ cao hoặc mài mòn cực độ.

Bột hợp kim gốc Niken: Dòng sản phẩm kỹ thuật bề mặt đa năng nhất.

Bột gốc niken được sử dụng rộng rãi vì niken mang lại sự kết hợp hữu ích giữa khả năng chống ăn mòn, độ bền và hiệu suất luyện kim.

Đối với các ứng dụng phủ cứng, hợp kim tự chảy Ni-Cr-B-Si / NiCrBSi đặc biệt quan trọng. Việc tăng hàm lượng cacbon, crom, boron và silic thường làm thay đổi độ cứng, đặc tính nóng chảy và sự hình thành pha cứng, mặc dù thành phần hóa học tổng thể của hợp kim—chứ không phải chỉ một nguyên tố—quyết định lớp phủ cuối cùng.

Các hệ hợp kim gốc niken có nhiều loại, từ hợp kim tương đối mềm với độ cứng khoảng 20–30 HRC đến các hệ NiCrBSi cứng hơn nhiều với độ cứng xấp xỉ 60 HRC.

Bột gốc niken đã được sử dụng rộng rãi trong thương mại cho các ứng dụng như hàn phủ laser, PTA và hàn phủ laser tốc độ cao. Các hệ hợp kim Ni-Cr-Mo-Nb như vật liệu loại hợp kim 625 cũng được sử dụng khi khả năng chống ăn mòn quan trọng hơn độ cứng cực cao.

Ứng dụng được đề xuất: các bộ phận dầu khí, van, khuôn thủy tinh, máy móc nhựa, trục, ống lót, các bộ phận bơm, bề mặt chịu mài mòn và sửa chữa công nghiệp nói chung.

Nên thêm WC vào lúc nào?

Thêm cacbua vonfram khi khả năng chống mài mòn của nền kim loại không đủ.

Các hệ hợp kim Ni-WC điển hình có thể chứa khoảng 5–60% khối lượng WC , tùy thuộc vào sự cân bằng cần thiết giữa khả năng chống mài mòn và độ bền của lớp phủ.

Khi hàm lượng WC tăng lên, khả năng chống mài mòn nhìn chung được cải thiện, nhưng lớp phủ sẽ trở nên kém chịu đựng hơn đối với va đập, ứng suất nhiệt và các lỗi trong quá trình gia công.

Sự đánh đổi đó rất quan trọng.

Lượng WC nhiều hơn không tự động đồng nghĩa với lớp phủ tốt hơn.

3. Bột cacbua niken-vonfram dùng cho mài mòn mạnh

Bột composite Ni-WC kết hợp ma trận gốc niken với các hạt cacbua vonfram.

Hợp kim niken cung cấp nền tảng luyện kim trong khi WC cung cấp các pha chịu lực cực kỳ cứng. Các hệ thống này đặc biệt hữu ích khi chi tiết tiếp xúc với cát, đá, khoáng chất, sợi thủy tinh, chất độn polyme mài mòn hoặc các hạt gây hại khác.

Hỗn hợp niken tự trợ dung/clorua công nghiệp được sử dụng trong công nghệ phủ laser, PTA và các công nghệ phủ cứng liên quan.

Một phương pháp lựa chọn thực tiễn là:

Đây là hướng dẫn lựa chọn chứ không phải là thông số kỹ thuật chung. Hình thái cacbua, kích thước cacbua, thành phần hóa học của chất nền, độ pha loãng và lịch sử nhiệt có thể làm thay đổi hiệu suất đáng kể.

Đối với các bộ phận chịu tải trọng va đập, lượng WC quá mức có thể phản tác dụng. Cacbua có khả năng chống mài mòn cực tốt nhưng không làm cho ma trận kim loại cứng hơn.

4. Bột gốc Coban: Chọn loại này cho các vấn đề về nhiệt, mài mòn và mài mòn kết hợp.

Không nên lựa chọn hợp kim gốc coban chỉ vì chúng được coi là loại bột “cao cấp”.

Giá trị thực sự của chúng thể hiện rõ khi bộ phận này phải chịu sự kết hợp của các yếu tố như mài mòn kim loại, kẹt dính, ăn mòn và nhiệt độ cao.

Các thành phần hợp kim coban phủ cứng được công nhận rộng rãi trên toàn cầu bao gồm các loại hợp kim 6, 12 và 21. Các hợp kim Co-Cr-W trong nhóm này được sử dụng rộng rãi trong công nghệ phủ laser và PTA, với độ cứng chính xác phụ thuộc rất nhiều vào thành phần và quy trình lắng đọng.

Các ứng dụng điển hình bao gồm:

Các bộ phận van, bề mặt làm kín van, các bộ phận chịu mài mòn nhiệt, các bộ phận bơm, bạc lót, ống lót và các bề mặt chịu mài mòn do bám dính.

Đối với một linh kiện mài mòn đơn giản ở nhiệt độ thấp, hợp kim coban có thể làm tăng chi phí mà không mang lại lợi thế tương ứng về tuổi thọ.

5. Lựa chọn bột kim loại cho thiết bị dầu khí

Các bộ phận trong ngành khai thác dầu khí hiếm khi chỉ gặp phải một cơ chế hỏng hóc duy nhất.

Các bộ phận của chuỗi khoan, bộ ổn định, ống lót, pít tông, trục, khớp nối và dụng cụ dưới giếng có thể gặp phải sự kết hợp của mài mòn, xói mòn, ăn mòn và mài mòn do tiếp xúc.

Vì lý do này, việc lựa chọn bột phủ cần dựa trên vị trí thực tế của lớp phủ.

Dùng cho trường hợp mài mòn và ăn mòn ở mức độ vừa phải

Sử dụng hợp kim gốc Ni hoặc hợp kim Fe/Ni chống ăn mòn khi mục tiêu chính là phục hồi bề mặt đồng thời cải thiện khả năng chống ăn mòn/mài mòn.

Dùng cho trường hợp bị mài mòn nghiêm trọng do cát và các hạt nhỏ.

Đánh giá Ni-WC.

Hàm lượng WC trung bình có thể thích hợp hơn khi có cả tác động va đập; hàm lượng WC cao hơn có thể được xem xét khi mài mòn chủ yếu xảy ra.

Dùng cho dịch vụ ăn mòn

Hợp kim Ni-Cr-Mo chống ăn mòn , bao gồm cả thành phần hóa học loại hợp kim 625 khi thích hợp, có thể phù hợp hơn so với việc chỉ đơn giản là tăng độ cứng của lớp phủ. Bột Ni-Cr-Mo-Nb loại hợp kim 625 được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp chế tạo lớp phủ bằng laser và lớp phủ laser tốc độ cao.

Cảnh báo kỹ thuật

Không nên chỉ định "tối thiểu 60 HRC" trước khi xác định môi trường dịch vụ thực tế.

Đối với nhiều bộ phận trong ngành khai thác dầu khí, khả năng chống ăn mòn + độ bền + tính toàn vẹn về mặt luyện kim có thể quan trọng hơn độ cứng HRC tối đa.

6. Lựa chọn bột kim loại cho thân van và đế van

Việc lựa chọn bề mặt van đòi hỏi một triết lý khác.

Các đế van thường xuyên phải chịu sự tiếp xúc kim loại với kim loại, mài mòn, ăn mòn, đóng mở lặp đi lặp lại, tải trọng áp suất và đôi khi là nhiệt độ cao.

Đối với việc phủ cứng bề mặt van nói chung, hợp kim NiCrBSi có thể cung cấp khả năng chống mài mòn và đặc tính gia công tốt.

Trong những trường hợp cần khả năng chống mài mòn và hiệu suất ở nhiệt độ cao, hợp kim phủ cứng Co-Cr-W thường phù hợp hơn.

Đối với môi trường ăn mòn khắc nghiệt, khả năng chống ăn mòn của vật liệu nền cần được ưu tiên hơn độ cứng.

Một lớp phủ cực kỳ cứng nhưng lại bị nứt hoặc ăn mòn ưu tiên tại giao diện thì không phải là một lớp phủ van thành công.

7. Lựa chọn bột kim loại cho máy ép đùn và ép phun nhựa

Ngành công nghiệp nhựa là một trong những ví dụ rõ ràng nhất cho thấy tại sao chỉ độ cứng thôi là chưa đủ.

Các bộ phận như trục vít máy đùn, thùng máy, trục vít phun và các bộ phận trục vít đôi có thể gặp phải:

• Ma sát polymer
• Mài mòn sợi thủy tinh
• Polyme chứa khoáng chất
• Phụ gia ăn mòn
• Mặc keo dính
• Sự kết hợp giữa ăn mòn và mài mòn

Đối với các polyme không chứa chất độn hoặc có tính mài mòn nhẹ, hợp kim phủ cứng gốc niken thông thường có thể là đủ.

Đối với nhựa gia cường sợi thủy tinh , hợp kim Ni-WC thường là lựa chọn hợp lý hơn.

Khi hàm lượng chất độn và độ mài mòn tăng lên, hàm lượng WC có thể được tăng lên tương ứng, miễn là thiết kế linh kiện và lớp phủ có thể chịu được sự giảm độ bền.

Đối với các polyme hoặc chất phụ gia có tính ăn mòn cao, khả năng chống ăn mòn của chất nền cũng cần được xem xét. Lớp phủ có hàm lượng WC cao với chất nền không phù hợp vẫn có thể bị hỏng do sự tấn công của chất nền.

Lựa chọn thực tế

Các tỷ lệ phần trăm này là điểm khởi đầu cho các thử nghiệm kỹ thuật, chứ không phải là thông số kỹ thuật cố định.

8. Lựa chọn bột kim loại cho khuôn thủy tinh

Khuôn thủy tinh hoạt động dưới các chu kỳ gia nhiệt và làm nguội lặp đi lặp lại và đòi hỏi sự cân bằng tính chất khác so với các thành phần khai thác.

Các yêu cầu điển hình bao gồm:

Khả năng chống mỏi nhiệt, chống oxy hóa, chống ăn mòn, chống tương tác với thủy tinh nóng chảy, độ ổn định kích thước và độ cứng được kiểm soát.

Đây là lý do tại sao việc chỉ đơn thuần phủ một lớp WC cực cứng thường không phải là bước khởi đầu đúng đắn.

Các hợp kim gốc niken có độ cứng khoảng 20–35 HRC có thể hữu ích cho việc phục hồi cục bộ và phủ lớp bảo vệ tùy thuộc vào chất nền khuôn và vị trí.

Đối với khuôn thủy tinh bằng gang, lượng nhiệt cung cấp phải được kiểm soát cẩn thận vì việc phủ lớp lên bề mặt vật liệu có thể khó khăn hơn so với việc làm tan chảy bột.

Mục tiêu chính không phải là độ cứng tối đa. Đó là một lớp phủ có thể chịu được chu kỳ nhiệt lặp đi lặp lại mà không bị nứt, bong tróc hoặc biến dạng không thể chấp nhận được.

9. Lựa chọn bột kim loại cho máy móc khai thác mỏ và xây dựng

Máy móc khai thác mỏ tạo ra một số môi trường mài mòn khắc nghiệt nhất trong kỹ thuật bề mặt.

Các bộ phận có thể va chạm với đá, cát, quặng, than và các hạt cứng khác.

Đối với ma sát trượt với tác động tương đối thấp, hợp kim Ni-WC có thể mang lại hiệu suất tuyệt vời.

Tuy nhiên, đối với va đập mạnh kết hợp với mài mòn, lớp phủ quá giàu cacbua có thể trở nên quá giòn.

Trong những trường hợp này, hãy cân nhắc:

Các hợp kim phủ cứng gốc Fe bền chắc, vật liệu composite Fe-TiC hoặc tỷ lệ cacbua thấp hơn trong ma trận kim loại bền chắc hơn.

Hợp kim Fe-TiC đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng yêu cầu khả năng tương thích với các bộ phận bằng thép và khả năng chống mài mòn cao.

Do đó, việc lựa chọn cần phân biệt giữa:

Dịch vụ chịu mài mòn chủ yếu và dịch vụ chịu mài mòn do va đập.

Chúng không phải là cùng một vấn đề về lớp phủ.

10. Lựa chọn bột kim loại cho việc sửa chữa khuôn công nghiệp

Đối với khuôn mẫu dụng cụ và công nghiệp, khả năng tương thích với chất nền trở nên vô cùng quan trọng.

Các vật liệu điển hình bao gồm thép công cụ loại H13, M2 và M4 , cùng với các loại thép gia công nóng, gia công nguội và thép tốc độ cao khác.

Đối với công tác sửa chữa, vật liệu được sử dụng thường phải được lựa chọn dựa trên thành phần hóa học của khuôn ban đầu, điều kiện xử lý nhiệt và các đặc tính bề mặt cần thiết.

Bột loại H13

Thích hợp cho nhiều ứng dụng gia công nóng, nơi mà độ bền mỏi nhiệt, độ dẻo dai và độ bền khi nóng là những yếu tố quan trọng.

Bột loại M2 / M4

Hàm lượng hợp kim cao hơn mang lại độ cứng và khả năng chống mài mòn tốt hơn, nhưng vật liệu này cũng đòi hỏi khả năng quản lý nhiệt chặt chẽ hơn.

Đối với việc sửa chữa khuôn, không nên tự động chọn loại bột cứng nhất hiện có. Sự khác biệt lớn về hệ số giãn nở nhiệt, độ cứng và đặc tính luyện kim giữa lớp phủ và chất nền làm tăng nguy cơ nứt.

Việc làm nóng sơ bộ, nhiệt độ giữa các lần in, pha loãng và xử lý sau in có thể quan trọng không kém gì chính bột in.

11. Lựa chọn bột cho quá trình phủ laser

Công nghệ phủ laser tạo ra một lớp liên kết luyện kim bằng cách nung chảy bột được cung cấp cùng với một lượng vật liệu nền được kiểm soát.

Những ưu điểm chính là khả năng kiểm soát lượng nhiệt đầu vào, độ pha loãng tương đối thấp và khả năng lắng đọng các lớp chức năng trên các khu vực cục bộ.

Do đó, việc lựa chọn bột phải xem xét cả hiệu năng vật liệu và khả năng gia công bằng laser.

Đối với phương pháp phủ laser sử dụng bột thông thường, kích thước hạt phổ biến trong công nghiệp đối với nhiều loại hợp kim nằm trong khoảng 53–150 μm , mặc dù điều này không phải là phổ biến tuyệt đối. Các sản phẩm phủ laser thương mại cũng có các phân bố kích thước hạt khác như 20–106 μm và 53–180 μm.

Các đặc tính quan trọng của bột bao gồm:

Độ cầu, phân bố kích thước hạt, khả năng chảy, tính đồng nhất về hóa học, hàm lượng oxy, điều kiện độ ẩm và mật độ biểu kiến.

Bột có thành phần hóa học chính xác nhưng khi cấp liệu không đều vẫn là loại bột kém chất lượng để sử dụng trong quá trình phủ laser.

12. Lựa chọn bột cho quá trình phủ laser tốc độ cao

Công nghệ phủ laser tốc độ cao làm thay đổi sự tương tác giữa bột, chùm tia laser và chất nền.

Bột mịn hơn thường được sử dụng so với phương pháp phủ màng thông thường. Các vật liệu phủ màng laser tốc độ cao thương mại có kích thước hạt phân bố khoảng 20–53 μm và 15–45 μm , tùy thuộc vào hợp kim và thiết bị.

Công nghệ phủ màng tốc độ cao đặc biệt hấp dẫn đối với các lớp phủ chức năng tương đối mỏng trên các bộ phận quay như:

• Thanh thủy lực
• Trục
• Rollers
• Các linh kiện hình trụ dùng trong ngành dầu khí
• Bề mặt chống mài mòn và ăn mòn

Không nên lấy loại bột được tối ưu hóa cho quá trình phủ laser thông thường ở bước sóng 53–150 μm và cho rằng nó sẽ hoạt động giống hệt như vậy trong hệ thống tốc độ cao.

Kích thước hạt là một phần của thiết kế quy trình.

13. Lựa chọn bột phủ cho lớp phủ cứng PTA

Công nghệ PTA sử dụng hồ quang plasma truyền dẫn để làm tan chảy bột và một phần chất nền, tạo ra một lớp phủ liên kết luyện kim.

Sản phẩm này đặc biệt thích hợp cho các lớp phủ cứng tương đối dày và các bộ phận công nghiệp nặng.

Bột chứa niken, coban, sắt và cacbua đều được sử dụng trong các ứng dụng PTA. Danh mục bột thương mại xác nhận sự trùng lặp đáng kể giữa các dòng hợp kim phủ laser và PTA.

Tuy nhiên, cùng một loại bột không nhất thiết tạo ra độ cứng, độ pha loãng hoặc cấu trúc vi mô giống nhau trong quá trình PTA và phủ laser.

Khi lựa chọn bột PTA, cần đánh giá:

Độ dày lớp lắng đọng, độ pha loãng, lượng nhiệt đầu vào, sự hòa tan cacbua, xu hướng nứt vỡ và tốc độ lắng đọng cần thiết.

PTA có thể là lựa chọn tốt hơn so với phủ laser khi lớp phủ cứng dày, tiết kiệm chi phí quan trọng hơn lượng nhiệt tỏa ra tối thiểu hoặc khả năng kiểm soát hình học chính xác.

14. Lựa chọn bột cho phương pháp phun HVOF và phun nhiệt

Phương pháp phun nhiệt phải được xử lý riêng biệt so với phương pháp ốp lát bằng nóng chảy.

Công nghệ HVOF tăng tốc các hạt nóng chảy hoặc bán nóng chảy về phía chất nền và tạo ra lớp phủ chủ yếu thông qua các cơ chế liên kết cơ học và cục bộ, thay vì tạo ra vùng nóng chảy luyện kim tương tự như phương pháp phủ laser.

Điều này làm cho phương pháp HVOF đặc biệt hiệu quả đối với vật liệu gốm kim loại gốc cacbua.

Các hệ thống phổ biến bao gồm:

WC-Co, WC-CoCr và Cr₃C₂-NiCr.

Lớp phủ HVOF được sử dụng rộng rãi để bảo vệ chống mài mòn, xói mòn và ăn mòn; độ dày lớp phủ HVOF điển hình vào khoảng 0.1–2 mm, trong đó độ xốp thấp và độ bám dính cao là những đặc điểm quan trọng của lớp phủ được xử lý đúng cách.

WC-Cỗ

Lựa chọn chủ yếu dựa trên khả năng chống mài mòn và ăn mòn vượt trội.

WC-CoCr

Chọn loại phù hợp nếu cần cả khả năng chống mài mòn và chống ăn mòn.

Cr₃C₂-NiCr

Đặc biệt nên chọn vật liệu này cho môi trường mài mòn và oxy hóa ở nhiệt độ cao, nơi cacbua crom mang lại độ ổn định ở nhiệt độ cao tốt hơn so với các hệ thống WC thông thường.

Không nên tự động thay thế bột cacbua phun nhiệt vào quy trình phủ laser. Thành phần bột, tỷ lệ chất kết dính, kích thước hạt và đặc tính nhiệt phụ thuộc vào từng quy trình cụ thể.

15. Lựa chọn bột cho công nghệ in 3D DED và sản xuất bồi đắp kim loại

Công nghệ DED khác với việc phủ bề mặt đơn giản vì vật liệu được lắng đọng có thể trở thành một phần cấu trúc quan trọng của chi tiết.

Vì lý do này, việc lựa chọn bột phải xem xét không chỉ độ cứng bề mặt mà còn cả:

Các đặc tính kéo, độ dẻo, hiệu suất mỏi, độ nhạy nứt, chiều cao lớp, ứng suất dư, xử lý nhiệt và khả năng tương thích luyện kim giữa các lớp.

Các hợp kim kỹ thuật thông dụng bao gồm:

Thép không gỉ 316L, hợp kim 625, hợp kim 718, thép dụng cụ và các hợp kim gốc Fe, Ni và Co khác.

Đối với việc sửa chữa DED, thông thường người ta ưu tiên sử dụng vật liệu có thành phần hóa học tương thích hoặc phù hợp về mặt luyện kim, trừ khi mục tiêu là cố ý tạo ra một bề mặt có chức năng khác biệt.

Bột phủ cứng giàu WC không nên được coi là vật liệu DED cấu trúc đa dụng.

16. Kích thước hạt quan trọng không kém gì thành phần hóa học

Thành phần hóa học của bột quyết định khả năng mà lớp phủ có thể đạt được.

Kích thước và hình thái hạt quyết định liệu bột có thể được vận chuyển và xử lý đúng cách hay không.

Một nguyên tắc chung hữu ích là:

*Đây là các phạm vi kỹ thuật, không phải thông số kỹ thuật chung. Yêu cầu thực tế phụ thuộc vào bộ cấp bột, vòi phun, điểm laser, tốc độ lắng đọng và nhà sản xuất thiết bị.

Bột tốt cần đảm bảo khả năng cấp liệu ổn định và lắng đọng lặp lại. Bột có dạng hình cầu, được kiểm soát tốt có thể cải thiện khả năng chảy và phân bố hạt; các nhà sản xuất bột công nghiệp đặc biệt chú trọng đến khả năng chảy, hình thái được kiểm soát và phân bố hạt cho các quy trình phun nhiệt và hàn phủ.

17. Không nên nhầm lẫn độ cứng của bột với độ cứng của lớp phủ cuối cùng.

Điểm này gây ra nhiều lỗi trong quá trình lập kế hoạch.

Bảng thông số kỹ thuật bột có thể ghi 55 HRC hoặc 60 HRC, nhưng lớp phủ cuối cùng được lắng đọng không tồn tại độc lập với quy trình.

Độ cứng thực tế của lớp phủ phụ thuộc vào:

Thành phần hóa học của bột + độ pha loãng chất nền + năng lượng đầu vào + tốc độ làm nguội + tốc độ lắng đọng + độ dày lớp + độ chồng lấp + làm nóng sơ bộ + xử lý nhiệt sau lắng đọng.

Do đó, cùng một hợp kim có thể tạo ra các giá trị độ cứng khác nhau bằng cách sử dụng phương pháp phủ laser và PTA. Dữ liệu thương mại đối với các hợp kim gốc Fe và Co cho thấy sự khác biệt về độ cứng có thể đo được tùy thuộc vào phương pháp lắng đọng và thành phần hóa học của hợp kim.

Do đó, thông số kỹ thuật chính xác không phải là:

“Tôi cần 60 loại bột HRC.”

Nó là:

“Tôi cần một lớp phủ lắng đọng với cơ chế chống mài mòn, phạm vi độ cứng, khả năng chịu nứt và tính toàn vẹn luyện kim cần thiết trên chất nền cụ thể này.”

Đó là một thông số kỹ thuật tốt hơn nhiều.

18. Lựa chọn bột kim loại nhanh chóng theo ngành công nghiệp

19. Năm câu hỏi cần trả lời trước khi đặt hàng bột kim loại

Trước khi chọn bột kim loại GREENSTONE, vui lòng cung cấp năm thông tin sau:

1. Vật liệu nền là gì?
   Thép cacbon, thép không gỉ, gang, thép dụng cụ, hợp kim niken hay vật liệu khác?
2. Cơ chế gây hỏng thực sự là gì?
   Do mài mòn, ăn mòn, xói mòn, va đập, xước xát, nhiệt độ cao, oxy hóa hay là sự kết hợp của các yếu tố này?
3. Quá trình lắng đọng nào sẽ được sử dụng?
   Phương pháp phủ laser, phủ laser tốc độ cao, DED, PTA, HVOF hay phương pháp phun nhiệt khác?
4. Lớp phủ có độ dày như thế nào và các đặc tính bề mặt cuối cùng cần ra sao?
   Hãy xác định độ dày lớp phủ, độ cứng mục tiêu, dung sai gia công và độ nhẵn bề mặt.
5. Điều kiện dịch vụ thực tế là gì?
   Nhiệt độ, môi trường ăn mòn, các hạt mài mòn, tải trọng va đập, áp suất, tốc độ quay và tuổi thọ dự kiến ​​đều là những yếu tố quan trọng.

Với các thông số này, nhóm bột thường có thể được thu hẹp nhanh chóng.

Kết luận: Hãy chọn hệ thống phủ, chứ không chỉ chọn bột phủ.

Không có loại bột kim loại nào được coi là "tốt nhất" trong mọi trường hợp.

Để sửa chữa các chi tiết thép một cách tiết kiệm, hợp kim gốc Fe có thể là giải pháp phù hợp. Đối với ăn mòn và mài mòn, hợp kim gốc Ni có thể hoạt động tốt hơn. Đối với mài mòn nghiêm trọng, có thể cần đến Ni-WC hoặc Fe-TiC . Đối với các đế van và mài mòn dính ở nhiệt độ cao, hợp kim gốc Coban có thể được xem là phù hợp. Đối với lớp phủ chống mài mòn HVOF, WC-Co, WC-CoCr và Cr₃C₂-NiCr là các hệ vật liệu đã được chứng minh hiệu quả. Đối với khuôn mẫu, DED và sửa chữa kết cấu, khả năng tương thích về mặt luyện kim có thể quan trọng hơn độ cứng tối đa.

Quyết định cuối cùng về vật liệu phải xem xét toàn bộ hệ thống:

Chất nền + Thành phần hóa học của bột + Pha cứng + Kích thước hạt + Quy trình lắng đọng + Thông số quy trình + Môi trường hoạt động.

GREENSTONE cung cấp bột kim loại và hỗ trợ quy trình phù hợp cho việc phủ laser, lắng đọng năng lượng định hướng (DED), phủ cứng PTA, phủ laser tốc độ cao và kỹ thuật bề mặt công nghiệp , bao gồm các ứng dụng trong dầu khí, khai thác mỏ, máy móc xây dựng, máy móc nhựa, khuôn thủy tinh, van, dụng cụ, năng lượng và tái sản xuất công nghiệp.

Đối với các ứng dụng quan trọng, các thông số cuối cùng của bột và quy trình cần được xác nhận bằng cách thử nghiệm mẫu trên chất nền thực tế hoặc tương đương trước khi sản xuất.