{"id":7710,"date":"2024-08-01T14:23:36","date_gmt":"2024-08-01T06:23:36","guid":{"rendered":"https:\/\/am-material.com\/?p=7710"},"modified":"2024-07-25T14:33:50","modified_gmt":"2024-07-25T06:33:50","slug":"study-on-laser-cladding-of-nickel-based-powder-coating","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/am-material.com\/de\/news\/study-on-laser-cladding-of-nickel-based-powder-coating\/","title":{"rendered":"Studie zum Laserauftragschwei\u00dfen von Pulverbeschichtungen auf Nickelbasis"},"content":{"rendered":"
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Studie zum Laserauftragschwei\u00dfen von Pulverbeschichtungen auf Nickelbasis<\/strong><\/p>

Einf\u00fchrung<\/strong><\/p>

Laserplattieren<\/strong> ist die Anwendung der Lasertechnologie zur Beschichtung der Oberfl\u00e4che des Substrats, um die gew\u00fcnschten Eigenschaften zu erzielen. Das Legierungssystem f\u00fcr das Laserstrahl-Auftragschwei\u00dfen umfasst haupts\u00e4chlich Eisenbasislegierungen, Nickelbasislegierungen, Kobaltbasislegierungen und Cermets. Das Laserauftragsschwei\u00dfen von Eisenlegierungspulver eignet sich f\u00fcr Teile, die nur teilweise abgenutzt und leicht verformbar sein sollen. Das Substrat f\u00fcr Beschichtungen aus Eisenlegierungen ist meist Gusseisen und Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt. Beschichtungen aus Nickelbasislegierungen eignen sich f\u00fcr Bauteile, die teilweise verschlei\u00dffest, hitzekorrosionsbest\u00e4ndig und best\u00e4ndig gegen thermische Erm\u00fcdung sein m\u00fcssen, und die erforderliche Laserleistungsdichte ist etwas h\u00f6her als beim Beschichten von Eisenbasislegierungen. Legierungsbeschichtungen auf Kobaltbasis eignen sich f\u00fcr Teile, die Verschlei\u00df-, Korrosions- und thermische Erm\u00fcdungsbest\u00e4ndigkeit erfordern. Keramische Beschichtungen haben eine hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen, eine gute thermische Stabilit\u00e4t, eine hohe chemische Stabilit\u00e4t und eine breite Palette von Matrixmaterialien. In diesem Beitrag werden die selbstschmelzenden Pulverlegierungen auf Nickelbasis, die beim Laserstrahl-Auftragschwei\u00dfen verwendet werden, er\u00f6rtert.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Pulverbeschichtung\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Materialien und Methoden<\/strong><\/p>

Die Pulver aus einer selbstschmelzenden Legierung auf Nickelbasis <\/strong>das in diesem Experiment verwendet wurde, wurde durch Gasverd\u00fcsung hergestellt und geschmolzen. Zu den Faktoren, die bei der Entwicklung der Pulverzusammensetzung und der Rezeptur des Schmelzrohstoffs zu ber\u00fccksichtigen sind, geh\u00f6ren vor allem: Sowohl die Leistungsf\u00e4higkeit des Pulvers als auch des Laserstrahl-Auftragschwei\u00dfverfahrens, das Pulver sollte einen niedrigen Schmelzpunkt und Sauerstoffgehalt haben. Um Rissbildung in der Beschichtung zu vermeiden, sollten die Beschichtungsschicht und das Substrat so weit wie m\u00f6glich aufeinander abgestimmt sein, d. h. der W\u00e4rmeausdehnungskoeffizient der Beschichtung und des Substrats sollten so nah wie m\u00f6glich beieinander liegen. Die Benetzbarkeit und Reaktion des Pulvers sollte gut sein.<\/p>

Basierend auf den oben genannten Faktoren, durch wiederholte Materialzusammensetzung Design und Spr\u00fchschwei\u00dfen Prozess Leistungstest, die folgenden Nickel-basierte selbstschmelzenden Legierung Pulver BNi-3<\/strong> (AMS 4778) mit einer Partikelgr\u00f6\u00dfe von 45-105 um wird als Laserauftragsmaterial (Massenanteil %) ausgew\u00e4hlt, dessen chemische Zusammensetzung in Tabelle 1<\/strong>. Das Grundmaterial f\u00fcr das Laserstrahl-Auftragschwei\u00dfen ist Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt. Und die Dicke der Beschichtungsschicht betr\u00e4gt 0,6 mm.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Pulverbeschichtung\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Abbildung 1<\/strong> zeigt die Partikelmorphologie von BNi-3, das als Material f\u00fcr das Laserstrahl-Auftragschwei\u00dfen ausgew\u00e4hlt wurde. Es ist zu erkennen, dass die Pulverpartikel kugelf\u00f6rmig sind. Das kugelf\u00f6rmige Pulver verleiht dem Pulver eine gute Flie\u00dff\u00e4higkeit, so dass es die Oberfl\u00e4che des Werkst\u00fccks gleichm\u00e4\u00dfig und ohne Verstopfung der Pulverd\u00fcse aus dem Pulverf\u00f6rderer erreichen kann. Wenn das Pulver eine komplexe Form hat, ist die Flie\u00dff\u00e4higkeit schlecht, was leicht zu einem pulsierenden Pulvertransport f\u00fchren kann. Wenn sich die Oberfl\u00e4che des Pulvers vergr\u00f6\u00dfert, wird das Pulver au\u00dferdem oxidiert, wenn es bei hoher Temperatur erhitzt wird, wodurch die Qualit\u00e4t der Plattierungsschicht beeintr\u00e4chtigt wird.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"TiH2-Pulver\"\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Der Prozesstest zeigt, dass Nickel dem Pulver eine gute Beschichtungsleistung verleiht und die Hochtemperaturleistung und Rissbest\u00e4ndigkeit des Pulvers verbessern kann. Das Silizium in der Legierung erh\u00f6ht die H\u00e4rte der Beschichtung, und Silizium und Bor k\u00f6nnen das Legierungspulver selbstschmelzend machen. In dem selbstschmelzenden Legierungspulver k\u00f6nnen Bor und Silizium selbst Schlacke bilden, die einen Selbstschutzeffekt hat. Die Analyse zeigt, dass Ni2B und Ni3B mit niedrigem Schmelzpunkt aus Bor und Nickel gebildet werden, was den Schmelzpunkt der Legierung verringert und die Prozessleistung des Pulvers verbessert. Ist der Borgehalt in der Legierung jedoch zu hoch, entstehen mehr Borverbindungen und spr\u00f6de Silikatoxidverbindungen in der Korngrenze, so dass die Plastizit\u00e4t und Z\u00e4higkeit der Beschichtung abnimmt, die Spr\u00f6digkeit zunimmt und die Plattierungsschicht anf\u00e4llig f\u00fcr Risse wird, so dass der Borgehalt in einem angemessenen Bereich kontrolliert werden sollte.<\/p>

Abbildung 2<\/strong> zeigt den Querschnitt durch die H\u00fcllschicht. Von der Deckschicht bis zum Kern sind die Plattierungsschichtzone, die w\u00e4rmebeeinflusste Zone und die Matrix aufeinanderfolgend. Die Plattierschichtzone ist eine sehr schmale helle Zone, die schmaler ist als die metallurgische Verbindungszone, die durch thermisches Spritzen, Auftragsschwei\u00dfen und andere Verfahren erzielt wird. Die W\u00e4rmeeinflusszone entspricht der W\u00e4rmebehandlung durch W\u00e4rmeleitung. Mit zunehmender Entfernung von der Plattierschichtzone nimmt die Erw\u00e4rmungstemperatur kontinuierlich ab, so dass von der Phasen\u00fcbergangszone ein Teil der Phasen\u00fcbergangszone und schlie\u00dflich die urspr\u00fcngliche Struktur der Matrix erreicht wird.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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In diesem Projekt wurde die Verschlei\u00dffestigkeit der mit diesem Pulver beschichteten Probe mit dem Standard-Testblock AISI 52100 mit 62 HRC unter den Testbedingungen der inl\u00e4ndischen MM-200-Verschlei\u00dfpr\u00fcfmaschine, bei einer Geschwindigkeit von 380 U\/min, trockener Reibung und einer Zeit von 1,5 h verglichen. Die Verschlei\u00dffestigkeit wird durch Messung des Gewichtsverlusts der Proben nach dem Verschlei\u00df bestimmt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Verschlei\u00dffestigkeit der laserstrahlgeschwei\u00dften Oberfl\u00e4chenverst\u00e4rkungsschicht des BNi-3-Pulver auf Nickelbasis<\/strong> ist besser als die von AISI 52100, so dass die Lebensdauer der verschlei\u00dffesten Teile erheblich verbessert wird.<\/p>

\u00a0<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Study on laser cladding of nickel-based powder coating Introduction Laser cladding is the use of laser technology to coat the surface of the substrate to obtain the required properties. The alloy system of laser cladding mainly includes iron-based alloy, nickel-based alloy, cobalt-based alloy and cermet. Laser cladding of iron-based alloy powder is suitable for parts […]<\/p>\n","protected":false},"author":5,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"default","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","ast-disable-related-posts":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"set","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-opacity":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"post_folder":[],"class_list":["post-7710","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-news"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/am-material.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7710","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/am-material.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/am-material.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/am-material.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/5"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/am-material.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7710"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/am-material.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7710\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7719,"href":"https:\/\/am-material.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7710\/revisions\/7719"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/am-material.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7710"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/am-material.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=7710"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/am-material.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7710"},{"taxonomy":"post_folder","embeddable":true,"href":"https:\/\/am-material.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/post_folder?post=7710"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}