Het verschil tussen ijzerhoudend poeder en nikkelhoudend poeder voor laserbekleding.
Bij het laserbekleden van gietijzeren onderdelen heeft de keuze tussen ijzerhoudend en nikkelhoudend poeder direct invloed op de prestaties, toepassingsmogelijkheden en kosten van de bekledingslaag. Het belangrijkste verschil tussen de twee komt tot uiting in de samenstelling, prestaties, procesaanpasbaarheid en toepassingsmogelijkheden, zoals hieronder beschreven:
1. Verschillen in ingrediënten
| Poedertype | Hoofdingrediënten | Typische legeringselementen |
| IJzerhoudend poeder | Gebaseerd op Fe (gehalte meestal > 50%) | Bevat vaak Cr, Ni, Mo, Si, B, enz. (zoals het Fe-Cr-Ni-Mo-systeem, het Fe-Si-B-systeem). |
| Nikkelhoudend poeder | Gebaseerd op Ni (gehalte meestal > 50%) | Bevat vaak Cr, Mo, W, Co, Si, B, enz. (zoals het Ni-Cr-Mo-systeem, het Ni-Cr-B-Si-systeem). |
2. Kernprestatievergelijking
1) Mechanische eigenschappen
Poeder op ijzerbasis:
• Hoge hardheid (HRC 30-60, met aanpassing van de samenstelling kunnen varianten met een hoog chroom- en molybdeengehalte HRC 50 of hoger bereiken), goede slijtvastheid;
• De sterkte ligt dicht bij die van de gietijzeren matrix (treksterkte 500-1000 MPa), de metallurgische compatibiliteit met gietijzer is beter en de hechtsterkte tussen de bekledingslaag en de matrix is hoog (meestal >300 MPa);
• Modellen met een gemiddelde brosheid en hoge hardheid kunnen een zekere gevoeligheid voor scheurvorming vertonen (het bekledingsproces moet worden gecontroleerd om spanning te verminderen).
Nikkelhoudend poeder:
• Gemiddelde hardheid (HRC 20-45, laaggelegeerde varianten zijn zachter, varianten met een hoog chroom- en wolfraamgehalte kunnen HRC 40-50 bereiken), maar uitstekende taaiheid en een betere slagvastheid dan ijzerhoudend poeder;
• Iets lagere treksterkte dan hooggelegeerd ijzerpoeder (400-800 MPa), maar betere plasticiteit (rek > 10%, bij ijzerpoeder is dit meestal
• Iets lagere hechtsterkte met gietijzer (meestal 200-300 MPa), maar lage scheurgevoeligheid, niet snel gevoelig voor koudscheuren (vanwege de taaiheid en lage spanningskarakteristieken van nikkel).
2) Corrosiebestendigheid
Poeder op ijzerbasis: gemiddelde corrosiebestendigheid. Gewoon poeder op ijzerbasis (laag chroomgehalte) is goed bestand tegen corrosie door de atmosfeer en zoet water, maar is gevoelig voor roest in zure en alkalische omgevingen. Het type met een hoog chroomgehalte (meer dan 12%) heeft een verbeterde corrosiebestendigheid, maar is nog steeds niet zo goed als poeder op nikkelbasis.
Nikkelhoudend poeder: uitstekende corrosiebestendigheid, met name in omgevingen met hoge temperaturen, hoge luchtvochtigheid, zure en alkalische omstandigheden (zoals organische zuren en zwakke basen) (omdat Ni en Cr een dichte oxidefilm vormen), geschikt voor corrosieve omstandigheden.
3) Hittebestendigheid
IJzerpoeder: algemene hittebestendigheid, langdurige werktemperatuur is meestal
Nikkelhoudend poeder: hoge hittebestendigheid, kan stabiel functioneren in een omgeving met hoge temperaturen van 600-1000℃ (zoals nikkelhoudend poeder dat Cr- en W-elementen bevat, uitstekende weerstand tegen oxidatie en thermische vermoeidheid).
4) Compatibiliteit met gietijzeren matrix
Poeder op ijzerbasis: de thermische uitzettingscoëfficiënt ligt dichter bij die van gietijzer (op ijzerbasis) (ijzerpoeder heeft een uitzettingscoëfficiënt van ongeveer 11-14 × 10⁻⁶/℃, gietijzer ongeveer 10-12 × 10⁻⁶/℃), lage thermische spanning tijdens het bekleden, minder snel scheuren door verschil in thermische uitzetting (bijzonder geschikt voor dikke bekledingslagen).
Nikkelhoudend poeder: De thermische uitzettingscoëfficiënt is relatief hoog (ongeveer 13-16 × 10⁻⁶/℃), wat enigszins afwijkt van gietijzer. Het is gevoelig voor scheuren als gevolg van thermische spanningen tijdens het aanbrengen van dikke lagen, wat moet worden verminderd door voorverwarming, langzame afkoeling of het aanbrengen van meerdere lagen.
3. Verschillen in procesaanpasbaarheid
Poeder op ijzerbasis:
• Lage gevoeligheid voor laservermogen, gemiddelde vloeibaarheid van het smeltbad, gemakkelijk een vlakke bekledingslaag te vormen;
• Bevat deoxiderende elementen zoals Si en B, heeft een hoge tolerantie voor onzuiverheden zoals C en S in gietijzer (vormt niet gemakkelijk poriën);
• De verdunningsgraad van de bekledingslaag (het aandeel basismetaal dat in de bekledingslaag is gemengd) is redelijk moeilijk te controleren en wordt doorgaans op 10%-20% gehouden (een te hoge verdunningsgraad kan de hardheid verminderen).
Nikkelhoudend poeder:
• Hoge laserabsorptiesnelheid, goede vloeibaarheid van het smeltbad (vooral nikkelhoudend poeder dat B en Si bevat), waardoor het gemakkelijk is om een dunne en uniforme bekledingslaag te verkrijgen;
• Gevoelig voor koolstof in gietijzer. Als de matrix een hoog koolstofgehalte heeft (zoals grijs gietijzer), kunnen er gemakkelijk brosse fasen (zoals netwerkcarbiden) ontstaan als gevolg van de diffusie van koolstof in de bekledingslaag. Het is noodzakelijk om de laserparameters strikt te controleren (zoals het verlagen van het vermogen en het verhogen van de scansnelheid) om de verdunningsgraad te verlagen (meestal moet deze minder dan 10% zijn).
• Het is gemakkelijk om met zwavel (S) in gietijzer te reageren en een laagsmeltend eutecticum (zoals Ni₃S₂) te vormen, wat resulteert in thermische scheuren. Het is daarom noodzakelijk om ervoor te zorgen dat de oppervlaktesulfiden tijdens de voorbehandeling van gietijzeren onderdelen worden verwijderd.
4. Kosten- en toepassingsscenario's
| Afmetingen | IJzerhoudend poeder | Nikkelhoudend poeder |
| Kosten | Lager (ongeveer 1/3-1/2 van het nikkelhoudende poeder), kosteneffectief | Hoge (vanwege de hoge prijs van nikkelmetaal), hoge kostendruk |
| Toepasselijke scenario's | 1. Werkomstandigheden die een hoge slijtvastheid en een gemiddelde corrosiebestendigheid vereisen (zoals geleiderails en rollenreparatie van werktuigmachines); 2. Voordelige, grootschalige dimensionale restauratie of oppervlakteversterking van gietijzeren onderdelen; 3. Eisen voor dikke bekledingslagen (>2 mm) (zoals bij slijtagereparatie van grote gietijzeren onderdelen). | 1. Werkomstandigheden die een hoge corrosiebestendigheid en hittebestendigheid vereisen (zoals chemische apparatuur, hogetemperatuurkleppen); 2. Scenario's die een uitstekende taaiheid en slagvastheid vereisen (zoals tandwieloppervlakken, hamers van breekhamers); 3. Precisiebekleding van dunwandige of complex gevormde gietijzeren onderdelen (zoals mallen, hydraulische onderdelen). |
Samenvatting
• Poeder op ijzerbasis heeft de voorkeur wanneer lage kosten en hoge slijtvastheid gewenst zijn en de werkomstandigheden geen sterke corrosie of hoge temperaturen vereisen (zoals bij het repareren van gewone mechanische onderdelen).
• Nikkelhoudend poeder heeft de voorkeur wanneer corrosiebestendigheid, hittebestendigheid of hoge taaiheid vereist is en hogere kosten acceptabel zijn (zoals bij het versterken van precisiegietijzeren onderdelen onder speciale bedrijfsomstandigheden).
