Порошок кобальта ПР-КХ28М6: состав, фракции и применение в порошковой металлургии
Порошок кобальта ПР-КХ28М6 — металлический порошок на основе кобальта, легированный хромом (около 28 %) и молибденом (около 6 %), получаемый распылением расплава. Такое сочетание легирующих элементов обеспечивает стойкость к абразивному износу, эрозии и высокотемпературному окислению до 800–900 C, а также сохраняет прочность при нагреве. Материал применяется преимущественно в газотермическом напылении и наплавке, реже — в качестве матричной основы для композитов.
Химический состав и фазовое состояние
Сплав системы Co–Cr–Mo относится к классу стеллитов. Основная фаза — твёрдый раствор кобальта с ГПУ-решёткой; при легировании хромом и молибденом выделяются карбиды типа Cr23C6 и Cr7C3, повышающие твёрдость. Типичные значения по массе:
- кобальт — основа (65–67 %);
- хром — 27–29 %;
- молибден — 5,5–6,5 %;
- углерод — 0,8–1,2 %;
- кремний — до 1,5 %;
- железо и никель — не более 3 % суммарно.
Фракционный состав и насыпные характеристики
Порошок поставляется в узких фракциях, пригодных для плазменного, HVOF- и детонационного напыления. Гранулометрия определяет сплошность покрытия и пористость.
| Фракция, мкм | Насыпная плотность, г/см | Текучесть, с/50 г | Метод напыления | Пористость покрытия, % |
|---|---|---|---|---|
| 15–45 | 4,2–4,6 | 18–22 | HVOF | 0,5–1,5 |
| 45–106 | 4,0–4,4 | 20–26 | плазменное | 2–4 |
| 63–125 | 3,9–4,3 | 22–28 | детонационное | 1–3 |
| 106–180 | 3,8–4,2 | 25–32 | наплавка | 3–6 |
Технологические свойства покрытий
Покрытия из ПР-КХ28М6 формируют твёрдость 45–55 HRC после напыления и до 58–62 HRC после термической обработки при 750–800 C. Сцепление с основой из углеродистых и низколегированных сталей достигает 50–70 МПа при подготовке поверхности дробеструйной обработкой до шероховатости Ra 6,3–12,5 мкм. Коэффициент трения по стали без смазки — 0,12–0,18. Жаростойкость сохраняется при циклическом нагреве до 850 C в окислительной среде.
Области применения
- уплотнительные поверхности арматуры нефтегазового сортамента — задвижки, шаровые краны, седла;
- лопатки и бандажные полки паровых турбин энергетических установок;
- шнеки и корпуса экструдеров в переработке полимеров и абразивных композиций;
- ножевые узлы и режущие кромки в деревообработке и целлюлозно-бумажном производстве;
- детали насосов для перекачки пульпы, шламов и агрессивных суспензий;
- клапаны ДВС и направляющие втулки в тяжёлом машиностроении.
Условия эксплуатации и совместимость
Покрытие работоспособно в парах трения при контактных давлениях до 40 МПа и скоростях скольжения до 15 м/с. В средах с сероводородом и хлоридами стойкость ограничена температурой 400 C. При напылении на подложку из нержавеющих сталей аустенитного класса рекомендуется подслой из Ni–Cr или Ni–Al для предотвращения отслаивания при термоциклировании.
Вопросы и ответы
Чем ПР-КХ28М6 отличается от стеллита 6-го класса?
ПР-КХ28М6 содержит повышенное содержание молибдена (около 6 %), что увеличивает стойкость к горячей коррозии и эрозии при 800–900 C по сравнению с классическим стеллитом 6 с 4,5–5 % Mo.
Какая фракция подходит для HVOF-напыления?
Для высокоскоростного газопламенного напыления применяют фракцию 15–45 мкм с текучестью не более 22 с/50 г; более крупные частицы не успевают расплавиться и дают повышенную пористость.
Требуется ли подслой при напылении на сталь 40Х?
При толщине покрытия до 0,3 мм подслой не обязателен при условии дробеструйной подготовки до Ra 8–12 мкм; для слоёв свыше 0,5 мм рекомендуется подслой Ni–Al толщиной 80–100 мкм.
Какова максимальная рабочая температура покрытия?
Длительная эксплуатация возможна до 850 C в окислительной атмосфере; кратковременно — до 900 C без потери сцепления с основой.
