Материал подготовлен техническими специалистами компании «Компаньон Консалт» — инжиниринг и поставка металлообрабатывающего оборудования и порошковых материалов. Ниже — чем покрытие на карбиде вольфрама после напыления HVOF или HVAF отличается от слоя, наплавленного плазменно-порошковым способом (PTA), и какой порошок нужен под каждую технологию. Характеристики порошков приведены по карточкам каталога.
Слой на основе карбида вольфрама (WC) получают напылением или наплавкой. Напыление HVOF и родственный метод на сжатом воздухе HVAF дают тонкий плотный слой, основа при этом не плавится. При плазменно-порошковой наплавке (PTA) порошок плавится вместе с поверхностью основы, и слой карбида вольфрама становится частью детали. Технологию выбирают по детали: какой нужен слой, допустим ли нагрев, есть ли удар и при какой температуре деталь работает.
Напыление или наплавка: что меняется для слоя на карбиде вольфрама
Общее различие двух способов разобрано в FAQ гида «Газотермическое напыление», а как идёт высокоскоростное газопламенное напыление карбида вольфрама и чем от него отличается HVAF — в гиде по HVOF. Для карбидного слоя из этого различия следует главное: напыление бережёт деталь, но даёт тонкий слой; наплавка даёт толстый слой, сплавленный с основой, но сильнее греет деталь. Порошки под эти способы тоже разные: под наплавку заметно крупнее, и один порошок на обе технологии не подходит.
HVOF, HVAF и PTA: сравнение по слою, сцеплению и нагреву детали
| Критерий | HVOF | HVAF | PTA-наплавка |
|---|---|---|---|
| Толщина слоя | Тонкий, наносится ограниченной толщиной | Тонкий, как у HVOF | Толстый, закрывает глубокий износ |
| Связь с основой | Механическое сцепление | Механическое сцепление, как у HVOF | Металлургическая: слой сплавлен с основой |
| Нагрев детали | Ограничен, перегрев снимают режимом и обдувом | Ограничен | Выше, есть зона термического влияния и риск поводки |
| Твёрдая фаза | Частица нагревается умеренно, карбид сохраняется | Составы те же, покрытие плотнее, чем у HVOF | Карбид проходит через ванну расплава; при перегреве часть его растворяется в связке |
| Фракция порошка в каталоге | Стандартные фракции карбидов: от 3–15 до 30–75 мкм, чаще всего 15–45 мкм | Отдельные тонкие фракции -25+5 и -30+5 мкм; стандартные фракции в карточках тоже указаны для HVAF | -150+53 мкм |
| Финишная обработка | Шлифование алмазным инструментом | То же | Шлифование там, где нужен размер; лезвийная обработка такого слоя затруднена |
Плазменное напыление (APS) в сравнение не вошло: порошки WC-Co и WC-Co-Cr по карточкам наносят и плазмой, подробнее — в гиде «Плазменное напыление».
Порошки на основе WC и Cr3C2 под каждую технологию
Технология, фракции, предел рабочей температуры и твёрдость покрытия — из карточек каталога.
| Состав | Технология | Фракции в каталоге, мкм | Макс. рабочая температура | Твёрдость покрытия |
|---|---|---|---|---|
| WC-10Co-4Cr (WC86-Co10-Cr4) | HVOF, HVAF, APS | 3–15, 5–20, 5–30, 15–45, 20–63 | 530 °C | 1000–1400 HV |
| WC-12Co (WC88-Co12) | HVOF, HVAF, APS | 5–30, 10–38, 14–45, 15–45 | 530 °C | 950–1300 HV0,3 |
| WC-17Co (WC83-Co17) | HVOF, HVAF, APS | 5–38, 15–45 | 530 °C | 900–1250 HV0,3 |
| WC-10Ni (WC90-Ni10) | HVOF | 15–45 | 530 °C | 900–1300 HV0,3 |
| WC73-(Cr3C2)20-Ni7 | HVOF, HVAF | 5–30, 15–45 | 730 °C | 850–1250 HV0,3 |
| Cr3C2-WC-NiCr | HVOF, HVAF | 5–30, 15–45 | 730 °C | 850–1000 HV0,3 |
| Cr3C2-NiCr 75/25 и 80/20 | HVOF, HVAF | 10–38, 15–45, 30–75 | 830 °C | 800–1000 HV0,3 |
Прочность связи по карточкам — более 70 МПа у составов на основе WC и более 50 МПа у Cr3C2-NiCr и Cr3C2-WC-NiCr, пористость покрытия — менее 1 %. С ростом доли кобальта твёрдость снижается: у WC-12Co 950–1300 HV0,3, у WC-17Co 900–1250 HV0,3, и в карточке WC-17Co отмечена хорошая пластичность. Слой с большей долей кобальта лучше переносит удар, с меньшей — абразив.
Под HVAF. Составы WC-10Co-4Cr и Cr3C2-NiCr идут в тонких фракциях -25+5 и -30+5 мкм: порошки тонких фракций для HVAF. Назначение то же, что под HVOF, покрытие плотнее.
Под наплавку. Для PTA и лазерной наплавки — литой карбид вольфрама + Ni60 (40/60), фракция -150+53 мкм, поставка под заказ. Для уплотнительных поверхностей арматуры, где нужен кобальтовый сплав, а не карбид вольфрама, — сплав Co-Cr-W-C во фракции -150+53 мкм.
Подслой. Нихром NiCr 80/20 по карточке — подслой под карбидные и керамические покрытия, фракция -53+20 мкм, наносится HVOF или плазменным напылением. Зачем нужен подслой и чем NiCr 80/20 отличается от NiCr 50/50 — в гиде «Нихромовые порошки для напыления».
Когда выбирать HVOF или HVAF, а когда PTA
HVOF — точные детали с небольшим износом, где перегрев недопустим: штоки гидроцилиндров, плунжеры, шаровые краны и запорная арматура, валы насосов, валки. После напыления слой шлифуют в размер. Типовой выбор — WC-10Co-4Cr, в карточке он указан как альтернатива твёрдому хромированию. Для валков, крыльчаток и механического ремонта в карточках указан WC-12Co, для турбин и экструзионных головок — WC-17Co.
HVAF — те же детали и составы, когда нужен более плотный слой и у вас установка HVAF. Под HVAF в каталоге есть отдельные тонкие фракции, но и в карточках стандартных фракций HVAF указан, поэтому фракцию сверяют с установкой и режимом.
PTA — глубокий износ, абразив с ударом, нагрев детали допустим: молотки дробилок, шнеки, буровой инструмент. Тонкий напылённый слой здесь быстро срабатывается или скалывается. Порошок — литой WC + Ni60; его же наносят лазерной наплавкой, оборудование для неё — в разделе системы лазерной наплавки (DED).
Горячая зона. Покрытия WC-Co, WC-Co-Cr и WC-Ni по карточкам рассчитаны на 530 °C. До 730 °C берут смешанные карбиды WC73-(Cr3C2)20-Ni7 или Cr3C2-WC-NiCr: оба стойки к хлоридной и серной коррозии, а второй в карточке описан как замена хромированного покрытия для прижимных роликов, гидравлических опор и бурильных труб. До 830 °C — Cr3C2-NiCr.
WC-10Co-4Cr или WC-Ni. Оба состава ограничены 530 °C и наносятся HVOF. WC-10Co-4Cr — базовый выбор под износ с коррозией: стойкость к коррозии даёт хром в связке. WC-10Ni берут, когда кобальт нежелателен, в среде есть хлориды или сера либо нужно немагнитное покрытие.
Что узнать о детали до выбора порошка
- Глубина износа и припуск. Небольшой износ закрывает напыление, глубокий — наплавка. Припуск под шлифование учитывают сразу.
- Допустим ли нагрев. Закалка или термообработка, тонкие стенки, жёсткие допуски на геометрию — доводы за напыление.
- Характер нагрузки. Абразив, эрозия, трение скольжения, удар. Удар вместе с абразивом — довод за наплавку или за состав с большей долей кобальта.
- Среда и температура службы. Коррозия, хлориды, сера; температура — до 530 °C, до 730 °C или выше.
- Доступ к поверхности. Горелка должна видеть поверхность; узкие внутренние полости ограничивают оба способа.
- Финиш. Если нужны точный размер и шероховатость, шлифование закладывают в маршрут заранее.
Короткая схема:
- Износ небольшой, деталь точная, перегрев недопустим → HVOF, WC-10Co-4Cr или WC-Co.
- То же, нужен более плотный слой, есть установка HVAF → тонкие фракции под HVAF.
- Глубокий износ, абразив с ударом, нагрев допустим → PTA или лазерная наплавка, литой WC + Ni60.
- Температура службы выше 530 °C → смешанные карбиды до 730 °C, Cr3C2-NiCr до 830 °C.
- Кобальт нежелателен, в среде хлориды или сера → WC-10Ni.
Материалы по теме
- Порошки для газотермического напыления и плазмонапыления — линейка составов и поставка.
- Высокоскоростное газопламенное напыление (HVOF) — как работает метод и чем от него отличается HVAF.
- Газотермическое напыление: методы и как выбрать порошок.
- Плазменное напыление: как устроено и какие порошки нужны.
- Порошки для напыления и наплавки — все карточки раздела.
Частые вопросы (FAQ)
Что выбрать для молотков дробилки: напыление или наплавку?
Наплавку. Молоток работает на абразив с ударом, износ у него глубокий, и тонкий напылённый слой быстро срабатывается или скалывается. Для PTA и лазерной наплавки есть литой карбид вольфрама + Ni60 (40/60), фракция -150+53 мкм, поставка под заказ. Так же решают шнеки и буровой инструмент.
Можно ли наплавлять PTA порошком, купленным под HVOF?
Нет. Карбиды WC и Cr3C2 под напыление в каталоге — от 3–15 до 30–75 мкм, в основном 15–45 мкм, а порошки под PTA в каталоге идут фракцией -150+53 мкм. Даже кобальтовый сплав Co-Cr-W-C поставляется в двух фракциях: -150+53 мкм для PTA и -53+20 мкм для HVOF. Указывайте в запросе способ нанесения.
Подойдёт ли для HVAF порошок WC-10Co-4Cr, который брали под HVOF?
В карточках стандартных фракций WC-10Co-4Cr HVAF указан среди способов нанесения. Для HVAF в каталоге есть и отдельные тонкие фракции -25+5 и -30+5 мкм под HVAF-оборудование, с ними покрытие получается плотнее. Какую фракцию брать, решают по установке и режиму. Чем HVAF отличается от HVOF, разобрано в гиде по HVOF.
До какой температуры работает покрытие на карбиде вольфрама и чем его заменить?
По карточкам каталога покрытия WC-Co, WC-Co-Cr и WC-Ni рассчитаны на 530 °C. Смешанные карбиды WC73-(Cr3C2)20-Ni7 и Cr3C2-WC-NiCr — на 730 °C, Cr3C2-NiCr — на 830 °C, но твёрдость у него ниже: 800–1000 HV0,3. Для наплавочной смеси литой WC + Ni60 предел в карточке не указан, его уточняют при подборе.
Нужен ли подслой под карбидное покрытие?
Это решают по материалу основы и условиям службы детали. Если подслой нужен, есть нихром NiCr 80/20: по карточке это подслой под карбидные и керамические покрытия, фракция -53+20 мкм, наносится HVOF или плазменным напылением.
Получить подбор и цену
Нужен порошок под покрытие на карбиде вольфрама? Инженеры Компаньон Консалт подберут состав и фракцию под способ нанесения — HVOF, HVAF или PTA, — материал детали, характер износа и температуру службы и организуют поставку. Цена — по запросу.
- Телефон: 8 800 350-03-75 (звонок по России бесплатный)
- E-mail: info@cmpnn.com
- Адрес: Москва, 1-я улица Ямского Поля, 15с2
Опишите задачу (деталь, глубина износа, характер нагрузки, среда и температура службы, способ нанесения и установка) — подберём порошок, рассчитаем цену и сроки.
Каталог материалов: порошки для напыления и наплавки — карбиды вольфрама и хрома, сплавы никеля и кобальта, литой карбид вольфрама для наплавки; составы и применение по маркам.
