коррозионностойкое газотермическое напыление

Когда слышишь коррозионностойкое газотермическое напыление, многие сразу думают про нержавейку или цинк, про стандартные установки. Но суть-то часто не в материале самом по себе, а в том, как он ляжет, как поведёт себя в конкретной среде — в хлоридах, скажем, или при циклическом нагреве. Частая ошибка — считать, что если покрытие коррозионностойкое по паспорту, то оно будет работать везде. На деле же, без учёта субстрата, режима напыления и даже постобработки, можно получить красивый, но абсолютно бесполезный слой.

Из чего на самом деле складывается стойкость

Тут нельзя говорить абстрактно. Возьмём, к примеру, напыление никель-хромовых сплавов с бором или кремнием для защиты от высокотемпературной коррозии. Паспортная стойкость есть. Но если не выдержать правильный режим газов — избыток кислорода в пламени, пусть и небольшой, — в покрытии образуются оксидные включения. Они не видны глазу после шлифовки, но становятся центрами инициации коррозии под напряжением. Я видел это на лопатках турбин после испытаний — точечные поражения именно по следу распылённых частиц, которые перегрелись.

Или другой аспект — адгезия. Какая польза от суперстойкого покрытия, если оно отслаивается кусками? Для газотермического напыления подготовка поверхности — это не просто пескоструйка. Нужно учитывать геометрию детали, чтобы создать правильный анкерный рельеф. На сложных рельефах, внутренних радиусах, струя абразива может работать неравномерно. В итоге где-то чересчур гладко, где-то перетравлено. И покрытие, даже идеально нанесённое, отойдёт именно в этих зонах при термоциклировании.

Постобработка — тема отдельного разговора. Часто её игнорируют, особенно при напылении для чисто коррозионной защиты. А зря. Плотное, герметичное покрытие часто получается только после оплавления или лазерной обработки. Особенно это критично для пористых сред, где важна не просто химическая стойкость, а барьерная функция. Без запечатывания пор коррозия рано или поздно найдёт путь к основе.

Оборудование: не просто 'пшикалка'

Многое упирается в аппаратуру. Работал с разными системами, и разница в качестве покрытия при, казалось бы, одинаковых параметрах — огромная. Стабильность подачи порошка — ключевой момент. Малейшая пульсация, неравномерность — и плотность покрытия плавает, появляются микропоры. Для коррозионностойкого слоя это смертельно.

Вот, к примеру, в работе иногда использовал оборудование от ООО Чжэнчжоу Лицзя Термического Напыления Оборудования. Не для рекламы, а как пример. У них в некоторых моделях порошковых питателей хорошо решён вопрос с деаэрацией и вибрационной подачей. Это даёт очень ровный факел. Но и это не панацея — нужно каждый раз подбирать под конкретный порошок. Более тяжёлые порошки, тот же карбид вольфрама в кобальтовой связке, ведут себя иначе, чем оксид алюминия. Универсальных решений нет.

И ещё момент по оборудованию — система охлаждения детали. При напылении крупногабаритных изделий локальный перегрев приводит к росту термических напряжений. Это может спровоцировать растрескивание не самого покрытия, а зоны термического влияния в основе. Видел случаи на ремонте насосных валов, когда из-за этого адгезия падала в разы после месяца эксплуатации. Приходилось вводить принудительное охлаждение аргоном или просто делать перерывы, что не всегда экономически целесообразно.

Кейсы и провалы: что не пишут в учебниках

Расскажу про один практический случай, который многому научил. Задача была — восстановить и защитить от агрессивной щелочной среды чугунные корпуса задвижек. Выбрали порошок на основе никеля с молибденом. По всем таблицам — идеально. Напылили, покрытие вышло ровное, блестящее. Контроль на адгезию молотком прошёл.

Но через три месяца эксплуатации пошли жалобы — протечки. Вскрыли — покрытие вроде на месте, но под ним основа была поражена коррозией. Оказалось, проблема в пористости. Покрытие было не герметичным, и электролит (та же щёлочь) проникал по порам к основе. Чугун, как известно, не очень любит щелочи в замкнутом объёме. Получился классический пример катодной защиты наоборот — покрытие было катодом по отношению к основе, и коррозия ускорилась.

Выводы тогда сделали жёсткие. Во-первых, для таких случаев нужны покрытия с минимальной открытой пористостью, возможно, даже с последующим пропиткой полимерами. Во-вторых, критически важен контроль пористости не просто по ГОСТу, а методами, имитирующими реальные условия — например, тест на проникновение электролита под давлением. Теперь это обязательный этап для ответственных деталей.

Ещё один 'учебный' провал связан с толщиной. Казалось бы, чем толще слой, тем лучше защита. Напылили на трубопроводную арматуру алюминиевое покрытие толщиной под миллиметр. При монтаже, при затяжке фланцев, покрытие дало сетку трещин. Термический коэффициент расширения алюминия и стали разный, да и жёсткость слоя сыграла роль. Пришлось переделывать, уменьшая толщину и вводя промежуточный никелевый подслой для градиента свойств. Дорого и обидно.

Где искать информацию и оснастку

В нашей области многое строится на практическом обмене опытом, а не только на статьях. Но и по оборудованию, и по технологиям нужно следить за рынком. Иногда полезные технические решения, касающиеся именно стабильности процесса газотермического напыления, можно найти у профильных производителей. Например, на сайте https://www.lijiacoating.ru — это ресурс компании ООО Чжэнчжоу Лицзя Термического Напыления Оборудования, которая как раз профессионально занимается и обработкой, и разработкой такого оборудования. Иногда смотришь на конструкцию новых горелок или систем подачи — и понимаешь, как можно доработать свою установку для решения конкретной проблемы с пористостью или скоростью напыления.

Но слепо брать готовое — не выход. Всегда нужна адаптация. Их исследования и разработки — хорошая база, отправная точка. Например, их наработки по управлению температурой факяла могут быть полезны для напыления тех же керметов, где важно не пережечь карбидную фазу. Но параметры для своего производства, под свои материалы, ты всё равно выводишь сам, часто методом проб и ошибок.

Главный источник информации — это собственный журнал испытаний. Фиксируй всё: погоду в цехе (серьёзно, влажность влияет на подготовку поверхности), партию порошка, время работы сопла до замены, мельчайшие отклонения в давлении газов. Потом, при анализе отказа, эти данные бесценны. Они дают то самое 'чувство процесса', которое отличает технолога от оператора.

Вместо заключения: мысль вслух

Так что, коррозионностойкое газотермическое напыление — это не технология, а скорее дисциплина. Дисциплина подготовки, контроля, анализа и постоянной корректировки. Не бывает двух абсолютно одинаковых деталей или условий. Универсального рецепта нет. Есть понимание физико-химических основ, знание своего оборудования и здоровый скептицизм к паспортным данным.

Самое сложное — отказаться от шаблонного мышления. 'Мы всегда так делали' — самая опасная фраза в нашем деле. Среда другая? Значит, и подход нужно менять, возможно, даже менять материал покрытия на принципиально иной. Иногда экономически выгоднее оказалось не напылять толстый слой дорогого сплава, а использовать комбинированную защиту: тонкий барьерный слой + стойкую ЛКП. Но это решение приходит только с опытом, часто горьким.

И да, никогда не стоит пренебрегать мелочами. Качество сжатого воздуха для пескоструйки, чистота газов (особенно ацетилена), правильное хранение порошков — всё это кирпичики в итоговой стойкости покрытия. Можно купить самую совершенную установку, но если порошок отсырел или в газе есть примеси, всё насмарку. Технология начинается не с нажатия кнопки 'пуск', а с склада и подготовки рабочего места. Вот об этом почему-то редко пишут.