Rauapõhise pulbri ja niklipõhise pulbri erinevus laserplakaadi jaoks
Malmist osade laserkatmisel mõjutab rauapõhise ja niklipõhise pulbri valik otseselt katmiskihi toimivust, rakendusstsenaariume ja maksumust. Nende kahe peamine erinevus kajastub koostises, toimivuses, protsessi kohandatavuses ja rakendusstsenaariumides järgmiselt:
1. Koostisosade erinevused
| Pulbri tüüp | Peamised koostisosad | Tüüpilised legeerelemendid |
| Rauapõhine pulber | Fe baasil (sisaldus tavaliselt > 50%) | Sisaldab sageli Cr, Ni, Mo, Si, B jne (näiteks Fe-Cr-Ni-Mo süsteem, Fe-Si-B süsteem) |
| Niklipõhine pulber | Ni baasil (sisaldus tavaliselt > 50%) | Sisaldab sageli Cr, Mo, W, Co, Si, B jne (näiteks Ni-Cr-Mo süsteem, Ni-Cr-B-Si süsteem) |
2. Põhitulemuste võrdlus
1) Mehaanilised omadused
Rauapõhine pulber:
• Kõrge kõvadus (HRC 30–60, koostise reguleerimisega, kõrge Cr- ja Mo-tüüp võib ulatuda HRC 50-ni või kõrgemale), hea kulumiskindlus;
• Tugevus on lähedane malmist maatriksi omale (tõmbetugevus 500–1000 MPa), parem metallurgiline ühilduvus malmiga ning kattekihi ja maatriksi vaheline nakketugevus on kõrge (tavaliselt > 300 MPa);
• Keskmise rabedusega ja suure kõvadusega mudelitel võib olla teatav pragunemistundlikkus (pingete vähendamiseks tuleb plakeerimisprotsessi kontrollida).
Niklipõhine pulber:
• Keskmise kõvadusega (HRC 20–45, madala legeermetalli sisaldusega tüüp on pehmem, kõrge kroomi ja W-tüübi kõvadus võib ulatuda HRC 40–50-ni), kuid suurepärane sitkus ja parem löögikindlus kui rauapõhisel pulbril;
• Veidi madalam tõmbetugevus kui kõrglegeeritud rauapõhisel pulbril (400–800 MPa), kuid parem plastilisus (pikenemine > 10%, rauapõhisel pulbril on tavaliselt
• Malmi puhul on nakketugevus veidi madalam (tavaliselt 200–300 MPa), kuid pragude tundlikkus on madal, külmpragusid ei teki kergesti (nikli sitkuse ja madala pinge tõttu).
2) Korrosioonikindlus
Rauapõhine pulber: keskmine korrosioonikindlus. Tavalisel rauapõhisel pulbril (madal kroom) on hea vastupidavus atmosfääri- ja mageveekorrosioonile, kuid see on aldis roostetama happelises ja aluselises keskkonnas. Kõrge kroomisisaldusega pulbril (kroomisisaldus > 12%) on parem korrosioonikindlus, kuid see pole siiski nii hea kui niklipõhine pulber.
Niklipõhine pulber: suurepärane korrosioonikindlus, eriti kõrge temperatuuriga, niiskes, happelises ja aluselises (näiteks orgaaniline hape, nõrk leelis) keskkonnas (kuna Ni ja Cr moodustavad tiheda oksiidkile), sobib söövitavateks tingimusteks.
3) Kuumuskindlus
Rauapõhine pulber: üldine kuumakindlus, pikaajaline töötemperatuur on tavaliselt
Niklipõhine pulber: tugev kuumakindlus, võib stabiilselt töötada kõrgel temperatuuril 600–1000 ℃ (näiteks Cr- ja W-elemente sisaldav niklipõhine pulber, millel on suurepärane oksüdatsioonivastane ja termilise väsimuse vastane toime).
4) Ühilduvus malmist maatriksiga
Rauapõhine pulber: lähemal malmi (Fe-põhine) soojuspaisumistegurile (rauapõhisel pulbril on see umbes 11–14 × 10⁻⁶/℃, malmil umbes 10–12 × 10⁻⁶/℃), väike termiline pinge katmise ajal, soojuspaisumise erinevuse tõttu ei teki kergesti pragusid (eriti sobiv paksude katekihtide jaoks).
Niklipõhine pulber: Soojuspaisumistegur on suhteliselt kõrge (umbes 13–16 × 10⁻⁶/℃), mis erineb veidi malmist. Paksu katmise ajal on see termilise pinge tõttu kergesti pragunemas, mida tuleb leevendada eelsoojendamise, aeglase jahutamise või kihilise katmisega.
3. Protsesside kohanemisvõime erinevused
Rauapõhine pulber:
• Madal tundlikkus laservõimsuse suhtes, sulabasseini keskmine voolavus, lihtne moodustada tasane kattekiht;
• Sisaldab deoksüdeerivaid elemente nagu Si ja B, talub malmis sisalduvaid lisandeid nagu C ja S (pooride teke pole lihtne);
• Kattekihi lahjendusastet (kattekihti segatud põhimetalli osakaal) on mõõdukalt raske kontrollida, tavaliselt hoitakse seda 10–20% juures (liiga kõrge võib vähendada kõvadust).
Niklipõhine pulber:
• Kõrge laseri neeldumiskiirus, hea sulavanni voolavus (eriti nikli baasil pulber, mis sisaldab B-d ja Si-d), lihtne saavutada õhuke ja ühtlane kattekiht;
• Tundlik malmi süsiniku suhtes. Kui maatriksi süsinikusisaldus on kõrge (näiteks hallmalm), on süsiniku difusiooni tõttu kattekihti lihtne moodustada hapraid faase (näiteks võrkkarbiide). Laseri parameetreid on vaja rangelt kontrollida (näiteks võimsuse vähendamine ja skaneerimiskiiruse suurendamine), et vähendada lahjendusmäära (tavaliselt alla 10%).
• Malmis on kerge väävliga (S) reageerida, moodustades madala sulamistemperatuuriga eutektikume (näiteks Ni₃S₂), mille tulemuseks on termilised praod. Malmist osade eeltöötluse käigus on vaja tagada pinna sulfiidide eemaldamine.
4. Kulu- ja rakendusstsenaariumid
| Mõõtmed | Rauapõhine pulber | Niklipõhine pulber |
| Maksumus | Madalam (umbes 1/3-1/2 nikli baasil pulbrist), kulutõhus | Kõrge (Ni metalli kõrge hinna tõttu), kõrge kulusurve |
| Kohaldatavad stsenaariumid | 1. Töötingimused, mis nõuavad suurt kulumiskindlust ja keskmist korrosioonikindlust (näiteks tööpinkide juhtrööpad ja rullide remont); 2. Malmist osade madala hinnaga ja suuremahuline mõõtmete taastamine või pinna tugevdamine; 3. Paksude kattekihtide (>2 mm) nõuded (näiteks suurte malmist osade kulumisparandus). | 1. Töötingimused, mis nõuavad suurt korrosioonikindlust ja kuumakindlust (näiteks keemiaseadmed, kõrgtemperatuurilised ventiilid); 2. Stsenaariumid, mis nõuavad suurepärast sitkust ja löögikindlust (näiteks hammasrataste hammaspinnad, purustusvasarad); 3. Õhukeseinaliste või keeruka kujuga malmist osade (näiteks vormide, hüdrauliliste osade) täppiskate. |
Kokkuvõte
• Rauapõhist pulbrit eelistatakse järgmistel juhtudel: kui taotletakse madalat hinda ja suurt kulumiskindlust ning töötingimused ei nõua tugevat korrosiooni ega kõrget temperatuuri (näiteks tavaliste mehaaniliste osade parandamisel).
• Niklipõhine pulber on eelistatud: kui on vaja korrosioonikindlust, kuumakindlust või suurt sitkust ning kui on vastuvõetavad kõrgemad kulud (näiteks täppismalmist osade tugevdamine spetsiaalsetes töötingimustes).
