Warstwy ochronne na bazie metali wysokotopliwych wytwarzane techniką natryskiwania cieplnego

W pracy zaprezentowano nowe warstwy stopowe na bazie molibdenu o wysokiej zawartości renu, przeznaczone do zwiększania odporności korozyjnej elementów ceramicznych/cermetalicznych na działanie ciekłego szkła, w szczególności szkła sodowo-wapniowego. Przeznaczeniem są szczególnie narażone na korozję i erozję elementy instalacji do topienia szkła takie, jak gardziele przelotowe, bubblery, rozdzielniki ciekłego szkła oraz oczka. Cermetalicznym podłożem, na powierzchni którego wytworzono techniką natryskiwania plazmowego warstwy, jest spiekany ogniotrwały materiał na bazie niestabilizowanego ZrO2 z dodatkiem Mo. Wytworzone materiały poddane zostały procesowi krzemowania celem wytworzenia powłoki chroniącej warstwę przed utlenieniem w początkowej fazie zanim nastąpi całkowite stopienie szkła. Wytworzenie warstw wymagało opracowania metody umożliwiającej wytwarzanie proszku stopowego o morfologii pozwalającej na stosowanie go w procesach natryskiwania cieplnego. W celu otrzymania proszku wykazującego dużą sypkość opracowano metodę polegającą na wprowadzaniu renu do molibdenu w procesie redukcji nadrenianu amonu. Badano wpływ zastosowania operacji wygrzewania proszku po procesie redukcji na skład fazowy i mikrostrukturę proszków oraz otrzymanych z nich warstw. Operacja wygrzewania wpływa na jakościowy i ilościowy skład fazowy proszków, natomiast nie ma istotnego wpływu na skład fazowy warstw. Wytworzone materiały poddano próbom odporności korozyjnej, na podstawie których można stwierdzić, że opracowane warstwy bardzo dobrze chronią wyrób ceramiczny/cermetaliczny od korozyjnego działania szkła sodowo-wapniowego. Nie zaobserwowano składników szkła w cermetalu. Istotne jest również to, że rozpuszczalność składników warstwy w szkle jest minimalna.

The article presents novel molybdenum-based alloy coatings with a high rhenium content for improvement of corrosion resistance of ceramic/cermet elements towards molten glass, particularly soda-lime glass. The expected destination of the studied materials are elements especially exposed to corrosion such as passage throats, bubblers, separatory funnels for liquid glass. The substrate is a sintered refractory material made of unstabilized zirconia with Mo addition. Obtained materials were subjected to silicon in order to grow a cover layer to protect coating from oxidizing during the initial phase before glass is completely melted. For the purpose of deposition it was necessary to develop a method for preparation of alloy powder with a morphology applicable for thermal spraying. In order to obtain powder with high flowability a method of introduction of rhenium into molybdenum during ammonium perrhenate reduction was developed. The powders and coatings were investigated for phase composition and microstructure after annealing of reduced powder. The process of annealing was found to influence the phase composition of powders but not of the coatings. Tests of corrosion resistance carried out with the resulting materials indicate that the coatings protect well the underlaying ceramic/cermet core from the corrosive action of soda-lime glass. No glass element were found in the cermet material. It is also important that solubility of layer components in glass is minimal.