A kobalt alapú ötvözetporok alapvető jellemzői és kémiai összetétele
Kobalt alapú ötvözetporok A különféle ipari összefüggésekben gyakran Stellite márkanéven emlegetett anyagok kifinomult anyagok, amelyeket olyan környezetekhez terveztek, amelyek rendkívüli tartósságot követelnek meg. Az elsődleges mátrix kobaltból áll, amely magas hőmérsékleten is stabil kristályszerkezetet biztosít. A teljesítmény fokozása érdekében ezeket a porokat aprólékosan ötvözik krómmal az oxidációval és korrózióval szemben, valamint volfrámmal vagy molibdénnel a szilárd oldat megerősítése érdekében. A szén jelenléte a porban kritikus fontosságú, mivel reakcióba lép az ötvöző elemekkel, kemény karbidokat képezve, amelyek az anyag kivételes kopásállóságának elsődleges forrásai.
A por morfológiai minősége elengedhetetlen a modern gyártási technikákhoz. A kiváló minőségű kobalt alapú porokat jellemzően gázporlasztással állítják elő, ami gömb alakú részecskéket eredményez, amelyek kiváló folyóképességet és nagy csomagolási sűrűséget biztosítanak. A részecskeméret-eloszlásnak ez a pontossága – amelyet gyakran 15-45 μm-es tartományba sorolnak be lézerágy-fúziós vagy 50-150 μm plazma ívhegesztés esetén – közvetlenül befolyásolja a végső alkatrész sűrűségét és mechanikai integritását.
A gyakori kobaltötvözet minőségek összehasonlító elemzése
A különböző ipari alkalmazásokhoz a szívósság, a keménység és a korrózióállóság meghatározott egyensúlya szükséges. A kobalt alapú ötvözetporokat általában osztályszámuk szerint osztályozzák, mindegyiket speciális stressz-környezetekhez szabják. Ezen árnyalatok megértése létfontosságú a mérnöki tervezés anyagválasztásához.
| Ötvözet minőségű | Főbb jellemzők | Elsődleges alkalmazás |
| Cobalt 6 (Stellite 6) | Kiegyensúlyozott kopás- és ütésállóság | Szelepülések, szivattyútengelyek |
| Kobalt 12 | Magasabb volfrám a jobb kopásállóság érdekében | Fűrészfogak, vágóélek |
| Kobalt 21 | Kiváló hősokk és korrózióállóság | Gázturbina alkatrészek |
Fejlett gyártási alkalmazások: a 3D-s nyomtatástól a keményfedésig
Adalékanyag gyártás és lézeres burkolat
A 3D nyomtatás területén a kobalt alapú ötvözetporok jelentik az arany szabványt olyan összetett geometriák létrehozásához, amelyeknek ellenállniuk kell a nagy igénybevételnek kitett környezeteknek. A szelektív lézerolvasztás (SLM) és a közvetlen energialeválasztás (DED) ezeket a porokat az alkatrészek rétegenkénti felépítésére használja, így finom szemcsés mikrostruktúrát eredményez, amely gyakran felülmúlja a hagyományos öntött társaikat. A lézeres burkolat, ezen eljárások egy részhalmaza, a por segítségével védőbevonatot visz fel olcsóbb nem nemesfémekre, drasztikusan meghosszabbítva az ipari berendezések élettartamát a szilárd ötvözet alkatrész költségének töredékéért.
Hőszórás és felülettechnika
A kobaltötvözet porokat gyakran használják nagy sebességű oxigénüzemanyag (HVOF) permetezésben. Ebben a folyamatban a port felmelegítik és szuperszonikus sebességgel gyorsítják a szubsztrátum felé. A kapott bevonat hihetetlenül sűrű, és áthatolhatatlan gátat képez a kavitáció, az eróziós kopás és a magas hőmérsékletű oxidáció ellen. Ez különösen fontos az olaj- és gáziparban az olyan alkatrészek esetében, mint a fúrószárak és sárrotorok.
Műszaki előnyök extrém környezetben
A kobalt alapú ötvözetpor alkalmazása számos, megkérdőjelezhetetlen előnyt kínál a nehézipar számára. Ezek az előnyök a kobaltmátrix és a diszpergált karbidok közötti egyedülálló kölcsönhatásból fakadnak.
- Magas hőmérsékletű szilárdság: Sok vasalapú ötvözettől eltérően a kobaltötvözetek megőrzik keménységüket és szerkezeti integritásukat 600 °C-ot (1112 °F) meghaladó hőmérsékleten.
- Kopásállóság: Az ezekben az ötvözetekben rejlő alacsony súrlódási együttható megakadályozza a fém-fém megragadást még kenés nélküli körülmények között is.
- Biokompatibilitás: A testnedvekkel szembeni ellenállásuk és az ízületeken belüli kiváló kopási tulajdonságaik miatt bizonyos minőségű kobalt-króm porokat használnak orvosi implantátumokban.
- Mágneses tulajdonságok: A kobalt alap speciális mágneses jellemzőket biztosít, amelyeket speciális elektronikus és űrérzékelő berendezésekben lehet kihasználni.
A feldolgozási paraméterek optimalizálása a kiváló eredmények érdekében
A kobaltalapú ötvözetporokkal végzett munka során a legjobb eredmények elérése érdekében a kezelőknek gondosan kalibrálniuk kell berendezéseiket. A lézer alapú eljárásoknál az energiasűrűséget ki kell egyensúlyozni, hogy biztosítsa a por teljes megolvadását anélkül, hogy a könnyebb ötvözőelemek túlzott elpárolgását okozná. A hűtési sebesség csökkentése érdekében gyakran javasolt az aljzat előmelegítése, ami minimálisra csökkenti a termikus igénybevétel miatti mikrorepedések kockázatát. Ezenkívül a száraz, inert gázkörnyezet (például az argon) fenntartása a feldolgozás során elengedhetetlen az oxigénfelvétel megakadályozásához, amely ronthatja a kész réteg mechanikai tulajdonságait.
