مقدمه ای بر توانایی سیستم HVOF در ایجاد پوششهای MCrALX روی پره های توربین گاز

قطعات داغ توربینهای گازی مانند پره های متحرک و ثابت در شرایط حادی ( تنش بالا، دمای بالا و محیط خورنده ) کار می کنند . پوشش ها برای مقابله با تهاجمات محیطی بر سطح این قطعات اعمال می شوند . تاریخچه اعمال پوشش بر سطح این قطعات به دهه 50 میلادی بر می گردد، که در ابتدا برای توربین های گازی هوایی بکار رفته است . پوشش های بکار رفته بر سطح این قطعات را می توان به دو دسته پوشش های نفوذی 1 و روکشی 2 تقسیم کرد . اعمال پوشش های نفوذی بر مبنای یک فرآیند ترموشیمیایی بوده که در این روش گازهای هالیدی عنصر فلزی مورد نظر را در اطراف قطعه ایجاد و با انجام واکنشهای مناسب در سطح قطعه موجب آزاد شدن عنصر فلز پوشش شده و نهایتاص با یک فرآیند نفوذی این پوشش ایجاد می شود . [1] علاوه بر توانایی های خوب، این پوشش ها دارای ضعف هایی هستند که می توان به داکتیلیته پایین آنها، محدودیت ترکیب عناصر برای هر پوشش، ضخامت مشترک و تشکیل فازهای ناخواسته در فصل مشترک پوشش / فلز پایه را نام برد [2] محدود پوشش، نفوذ زیاد در فصل به عنوان مثال پوشش های نفوذی آلومینایدی اصلاح شده با پلاتین (RT22) گرچه مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی داغ دمای بالا ( نوع ) I خوبی دارند ولی داکتیلیته پایینی دارند که وقتی توربین در شرایط برق پیک استفاده می گردد ترکهای مختلفی در آنها جوانه زده و تا داخل فلز پایه رشد می کند ( شکل ).1 با توسعه توربینهای گازی و نیاز به پوششهایی که در عین مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون خوب و داکتیلیته مناسب عمر قابل قبول داشته باشند پوشش های روکشی McrA1X بکار گرفته شدند . [3] در این پوششها M بیانگر عنصر فلزی پایه پوشش که معمولاً Ni ، Co و Fe یا ترکیبی که از آنها بوده، عنصر X یکی یا ترکیبی از عناصر Y ، Hf ، Si ، Zr ، Pt ، Ta و Re و غیره می باشند . عناصر افزودنی X به مقادیر کم به این پوششها اضافه شده منتها خواص بسیار خوبی ایجاد می کند که می توان به افزایش مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون افزایش داکتیلیته و کاهش نفوذ در فصل مشترک را با مکانیزم هایی چون جذب عناصری مانند گوگرد و کاهش تخلخل در فصل مشترک اکسید محافظ سطح و پوشش اشاره کرد . [4] دو روش پلاسما اسپری در اتمسفر کنترل شده ) 3 LPPS یا (4 VPS و رسوب فیزیکی از فاز بخار با منبع تبخیر الکترونی ) PVD - (5 EB برای اعمال پوششهای روکشی بر پره های ثابت و متحرک توربین گازی بکار می روند، که روش پلاسما اسپری در اتمسفر کنترل شده کاربرد بیشتری داشته و رایج تر است . با سیستم پلاسما اسپری می توان پوششهای روکشی با کیفیت بالا بدست آورد . عواملی چون سرمایه گذاری اولیه خیلی بالا، هزینه نگهداری و بهره برداری بالا و زمان طولانی تر پوشش دهی سبب شده که پوششهای روکشی بدست آمده با این روش گرانقیمت باشند . لذا از سالهای گذشته تحقیقات گسترده ای در این راستا انجام شد تا با سیستمهای دیگر بتوان پوششهای روکشی با کیفیت مناسب ایجاد کرد . حاصل این تحقیقات توسعه سیستم HVOF بوده که بدلیل سهولت فرآیند، اقتصادی بودن و توانایی در ایجاد پوششهایی با کیفیت بالا کاربرد روز افزونی را در این صنعتی پیدا کرده است