Самофлюсующиеся порошки ПР-Н73Х16СР3: состав, свойства и применение
ПР-Н73Х16СР3 — самофлюсующийся порошок на основе никеля, выпускаемый по ГОСТ 21448-75. Система легирования Ni–Cr–Si–B обеспечивает формирование плотного покрытия при газопламенном или плазменном напылении с последующим оплавлением. Порошок относится к группе высокохромистых самофлюсов с повышенным содержанием бора и кремния, что снижает температуру оплавления до 1000–1080 C и обеспечивает растекаемость расплава по подложке без применения флюсов.
Химический состав и структура
Массовые доли основных элементов в порошке ПР-Н73Х16СР3:
- никель — основа (73 %)
- хром — 14–18 %
- кремний — 2,5–4,0 %
- бор — 2,5–3,5 %
- углерод — не более 0,1 %
- железо — не более 5 %
Хром образует карбиды и бориды CrB, Cr2B, Cr7C3, которые повышают твердость и износостойкость покрытия. Кремний и бор выполняют функцию самофлюсования: при нагреве они связывают оксиды никеля и хрома, восстанавливают поверхность и снижают поверхностное натяжение расплава. Структура наплавленного слоя — никелевая матрица с равномерно распределенными эвтектическими включениями боридов и силицидов хрома.
Технические характеристики
| Параметр | Значение | Единица | Метод контроля | Примечание |
|---|---|---|---|---|
| Гранулометрический состав | 40–100 | мкм | ситовой анализ | для плазменного напыления |
| Насыпная плотность | 3,8–4,4 | г/см | ГОСТ 19440 | зависит от фракции |
| Температура оплавления | 1000–1080 | C | ДТА | газопламенная горелка |
| Твердость покрытия | 55–62 | HRC | ГОСТ 9013-59 | после оплавления |
| Пористость слоя | 2 | % | металлография | при оптимальных режимах |
| Прочность сцепления | 250 | МПа | штырьковый метод | на стали 45 |
Технология нанесения
Порошок ПР-Н73Х16СР3 наносится методами газопламенного, плазменного или детонационного напыления с обязательным последующим оплавлением. Оплавление выполняется газовой горелкой, индукционным нагревателем или в печи с защитной атмосферой. Критично соблюдение скорости нагрева: при превышении 100 C/мин возможно образование пор из-за интенсивного газовыделения. Оптимальная толщина покрытия — 0,3–1,5 мм за один проход; при большей толщине возникают термические напряжения, приводящие к отслоению.
Для плазменного напыления применяют фракцию 40–100 мкм, для газопламенного — 63–160 мкм. Дистанция напыления — 120–180 мм, расход плазмообразующего газа (аргон) — 40–60 л/мин. Оплавление проводят при температуре 1050 30 C с выдержкой 30–60 с до появления характерного «запотевания» поверхности.
Области применения
- Уплотнительные поверхности запорной арматуры нефтегазового оборудования (затворы, седла, шиберы)
- Шнеки и корпуса экструдеров в переработке полимеров
- Лопатки дымососов и вентиляторов систем газоочистки ТЭЦ
- Валы насосов перекачки абразивных суспензий в горно-обогатительном производстве
- Плунжеры и гильзы гидравлических прессов металлургических цехов
- Ножи и матрицы для грануляции вторичных полимеров
Покрытие устойчиво к абразивному износу при температуре до 600 C, воздействию слабых кислот и щелочей, эрозии газовых потоков с твердыми частицами. Не рекомендуется эксплуатация в средах с высокой концентрацией сероводорода и хлоридов из-за склонности к питтинговой коррозии.
Вопросы и ответы
Чем отличается ПР-Н73Х16СР3 от ПР-Н80Х13С2Р2?
ПР-Н73Х16СР3 содержит больше хрома (14–18 % против 12–14 %) и бора, что повышает твердость до 62 HRC и износостойкость, но снижает пластичность покрытия. ПР-Н80Х13С2Р2 применяют там, где требуется сочетание умеренной твердости и стойкости к ударным нагрузкам.
Требуется ли флюс при оплавлении?
Нет. Кремний и бор в составе порошка выполняют функцию самофлюсования: при нагреве они восстанавливают оксидные пленки на поверхности подложки и расплава, обеспечивая смачивание без дополнительных флюсующих материалов.
Какая максимальная толщина покрытия за один проход?
Рекомендуемая толщина — 0,3–1,5 мм. При превышении 1,5 мм возрастают остаточные напряжения, что приводит к растрескиванию и отслоению покрытия при эксплуатации под нагрузкой.
Можно ли напылять ПР-Н73Х16СР3 на алюминиевые сплавы?
Напыление возможно, но оплавление затруднено из-за низкой температуры плавления алюминия (660 C). Требуется применение легкоплавких подслоев или переход на технологии высокоскоростного напыления без оплавления (HVOF).
