آشنایی با انواع پودرهای سد حرارتی و پوشش سطحی

معرفی پودرهای سد حرارتی و پوشش سطحی

پودرهای پوشش‌دهی سطوح یا پوشش سد حرارتی در صنایع و موارد مورد استفاده معمول خود به پودری‌های گفته می‌شود که پس از عملیات پاششی یا اسپری‌شدن از تجهیزات مخصوص این فرایند در فرم مذاب یا نیمه ذوب شده بر روی بستر یا قطعه مورد نظر اسپری می‌شود تا یک پوشش سد حرارتی برای محافظ از دمای شدید را برای سطح یا قطعه تشکیل دهد.

پودرهای پوشش سد حرارتی (TBCs) بخش مهمی از مواد مصرفی در سرویس و خدمات نگهداری از تجهیزات و برخی از قطعات در صنایع هوانوردی، صنایع تولید برق و انرژی محسوب می‌شوند. TBCs عایق عالی در برابر دمای بالای محیطی هستند و به جلوگیری از خرابی و فرسودگی اجزای حیاتی کمک می‌کنند. TBCs جزو مواد اولیه‌ای و حمایتی هستند که برای ایجاد چنین پوشش‌هایی استفاده و در انواع مختلفی در بازار موجود و قبل تهیه هستند.

یکی از رایج ترین پودرهای سد حرارتی، زیرکونیای تثبیت شده با ایتریا (YSZ) است. این پودر در برابر شوک حرارتی بسیار مقاوم بوده و برای کاربردهایی که دارای چرخه‌های گرمایش و سرمایش سریع در آنها رایج است، ارجح و مناسب شناخته شده‌اند. YSZ همچنین از نظر شیمیایی پایدار است که آن را به یک انتخاب محبوب برای استفاده در محیط‌های خشن و پرتنش تبدیل کرده.

از دیگر پودرهای سد حرارتی محبوب آلومینا (Al₂O₃) است. این پودر به دلیل هدایت حرارتی کم و مقاومت عالی در برابر خوردگی، به ویژه در کاربردهای با دمای بالا مفید ارزیابی شده است. همچنین استفاده از پودر آلومینا برای مناطقی که خطر شوک حرارتی وجود دارد مرسوم بوده و بسیار مناسب ارزیابی می‌شود.

مولایت (Al₆Si₂O₁₃) دیگر از پودرهای سد حرارتی است که اغلب در TBCها مورد استفاده است. مولایت نقطه ذوب بالایی داشته و در برابر چرخه حرارتی مقاوم و برای استفاده در محیط‌های با دمای بالا انتخابی ایدئال است. مولایت نیز از نظر پایداری شیمیایی در ردیف مواد شیمیایی پایدار بوده که می‌توان از آن در محیط‌های خشن بدون تخریب پوشش از نظر پایداری شیمیایی استفاده کرد.

پوشش باند (bond coat) و پوشش سیل (seal coat)

علاوه بر پوشش‌های سد حرارتی، این قابلیت در پوشش‌دهی وجود دارد که از چندین پودر پوشش سطحی برای حمایت و افزایش عملکرد TBC بر روی سطوح و یا قطعات حساس استفاده کرد. برای مثال، پوشش‌های باند (bond coats) اغلب قبل از اعمال پوشش مانع حرارتی، روی سطح مورد نظر اعمال می‌شوند. روکش‌های باند با منظور تقویت، حمایت و کمک به چسبندگی بین جزء مورد نظر و TBC اعمال می‌‌شوند که قادرند دوام کلی پوشش را به میزان زیادی بهبود ببخشند.

در اجرای چند ماده‌ای پوشش‌دهی سطح، پوشش سیل (seal coat) از دیگر مواد اولیه، حمایتی و کاربردی در این شیوه است. پوشش‌های سیل روی سطح TBC، به منظور جلوگیری از نفوذ رطوبت و سایر آلاینده‌ها اعمال می‌شوند. از (seal coat) با عنوان روکش‌های آب‌بندی نیز نام برده می‌شود که این پوشش‌ها در کاربردهایی که اجزا یا قطعات در معرض شرایط محیطی سخت قرار دارند به ویژه توربین‌های گازی، موتورهای هواپیما و یا کشتی‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

هر یک از پوشش‌های سد حرارتی دارای مواد و ترکیباتی خاص و مزایای منحصر به فرد خود هستند که آنها را برای کاربردهای خاص مناسب و اولویت می‌دهد. با انتخاب دقیق پودر سد حرارتی مناسب و پوشش‌دهی مناسب سطح یا جزء مورد نظر، تکنسین‌ها می‌توانند TBCهایی ایجاد کنند که محافظتی عالی در برابر دماهای بالا ایجاد شده و در عملکرد و دوام اجزای حیاتی تأثیری بسزا داشته باشد. در ادامه به معرفی چند نمونه از انواع پوشش‌های سد حرارتی بسیار پرکاربرد در صنایع و مزایای آنها می‌پردازیم.

پودر پوشش حرارتی TBC

پودر پوشش‌دهی TBC جهت استفاده در صنایع مختلف از جمله هوانوردی، تولید برق و انرژی، صنایع پالایشگاهی، صنایع استخراجی، انواع توربین‌های گازی و صنعت خودروسازی مورد استفاده و بهره‌برداری است که به منظور بهبود دوام و طول عمر قطعات پر استهلاک و در معرض تنش بالا و سطوح استفاده می‌شود.

مزیت کلیدی پوشش‌دهی TBC توانایی آن در کاهش انتقال حرارت بین سطح پوشش داده شده و محیط اطراف است. پوشش‌دهی با TBC به محافظت از سطوح و اجزا زیرین پوشش داده شده در برابر آسیب ناشی از دماهای بالا کمک می‌کند که این امر در نهایت به کاهش خوردگی، فرسایش و سایر اشکال سایش و تخریب منجر می‌شود. پودر پوشش TBC در پوشش‌دهی قطعات و پره‌های توربین‌های گازی یا اجزایی مانند محفظه احتراق یا سیستم اگزوز به شکلی گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

TBC قابلیت کاربرد در طیف گسترده‌ای از مواد از جمله فلزات، انواع سرامیک و کامپوزیت‌ها را دارد. این پوشش معمولاً با استفاده از فرایند اسپری حرارتی اعمال شده که شامل حرارت دادن پودر  TBC و پاشیدن آن بر روی سطوح یا قطعاتی است که قرار است پوشش داده شوند. پوشش حاصل از TBC بسیار بادوام و مقاوم در برابر سایش، خوردگی و فرسودگی پیش از موعد و عمر مفید اجزای تحت پوشش است که آن را برای استفاده در محیط‌های سخت ایدئال می‌سازد.

در صورت نیاز به کسب اطلاعات فنی دقیق‌تر یا درخواست تهیه پودر پوشش‌دهی TBC برای استفاده در کاربردهای مدنظر می‌توانید از طریق لینک زیر به بخش مربوطه وارد شوید.

پودر پوشش حرارتی CoNiCrAlY

پودر پوششی CoNiCrAlY نوعی ماده پوشش دهنده اسپری حرارتی است که به دلیل مقاومت عالی در برابر دماهای بالا و خوردگی در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارد. این پودر از مواد کبالت، نیکل، کروم، آلومینیوم و ایتریم تشکیل شده است که آن را به گزینه‌ای ایدئال برای محافظت از قطعات فلزی و سطوحی که در معرض گرمای شدید و محیط‌های خشن قرار دارند تبدیل می‌کند.

از مزایای اصلی پودر پوشش‌دهی CoNiCrAlY توانایی مقاومت آن در برابر دمای ۱۱۰۰ درجه سانتیگراد بدون از دست دادن خواص مکانیکی پودر است. این نکته باعث می‌شود که این پودر پوشش مناسبی برای اجزای موتور توربین‌های گازی مانند محفظه‌های احتراق، پره‌های روتور و استاتور توربین که در دماهای بسیار بالا کار می‌کنند، باشد. علاوه بر این، پودر پوشش‌دهی CoNiCrAlY در صنعت هوانوردی برای پوشش دادن برخی از قطعات موتور هواپیما و هواگردها و صنعت دریانوردی در موتور کشتی‌ها که در دماهای بالا کار می‌کنند مورد استفاده است.

پودر پوشش‌دهی CoNiCrAlY جدا از مقاومت در برابر درجه حرارت بالا، مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی نیز دارد که آن را به یک ماده پوششی مناسب برای قطعات و سطوحی که در معرض محیط‌های خشن مانند آب دریا، مواد شیمیایی و اسیدها هستند تبدیل می‌سازد. که این نکته CoNiCrAlY را به یک انتخابی محبوب در صنایع نفت و گاز و صنایع پتروشیمی و شیمیایی تبدیل نموده است.

با توجه به صنایع مورد استفاده و مزایای برشمرده شده برای پودر پوشش CoNiCrAlY می‌توان این پودر را ماده‌ای پرکاربرد و چند منظوره برای محافظت از اکثر قطعات فلزی و سطوحی که در معرض دمای بالا و محیط‌های خشن قرار دارند دانست. در صورت نیاز به کسب اطلاعات فنی دقیق‌تر یا درخواست تهیه CoNiCrAlY برای استفاده در کاربردهای مدنظر می‌توانید از طریق لینک زیر به بخش مربوطه وارد شوید.

پودر پوشش حرارتی MCrAlY

پودر پوششی MCrAlY نیز نوعی از انواع پودرهای اسپری حرارتی است که به طوری گسترده در کاربردهای مختلف صنعتی مورد استفاده است. MCrAlY مخفف چهار عنصر در ترکیب خود (M) منگنز، (Cr)کروم، (Al) آلومینیوم و (Y) ایتریوم است.

از مزایای برشمرده شده برای پودر پوشش‌دهی MCrAlY مقاومت عالی این ترکیبات در قالب یک پوشش سد حرارتی، در برابر اکسیداسیون، خوردگی و فرسودگی زودرس اجزا و قطعات در معرض دمای بالا است. مزیت این ترکیبات به ویژه برای استفاده و پوشش‌دهی در موتورهای توربین گازی و طیف وسیعی از قطعات و سطوح، از جمله پره‌های توربین، محفظه‌های احتراق و سیستم‌های اگزوز را کاملاً مناسب و هدفمند می‌سازد.

MCrAlY نیز مانند چند نمونه نامبرده شده تا اینجا در پوشش‌دهی انواع موتورهای توربین گازی در صنایع هوانوردی، تولید برق و صنایع پتروشیمی پر کاربرد و مورد استفاده است. اما همان‌طور که ذکر شد ترکیبات خاص آن، این محصول را جهت به‌کارگیری در برخی از قسمت‌ها و اجزا متمایز می‌کند. به عنوان مثال، از MCrAlY برای پوشش‌دهی ویژه برخی اجزای بخش داغ در موتورهای هواپیما و هواگردها یا در نیروگاه‌های تولید برق، برای پوشش‌دهی لوله‌های دیگ بخار و یا برخی از اجزا که در معرض دمای بالای مستقیم یا شدیدتر نسبت به سایر اجزا هستند استفاده می‌گردد.

و در نهایت پوشش سد حرارتی MCrAlY با ترکیبات ویژه خود محصولی بسیار متنوع در انواع کاربردها و مؤثر برای محافظت از اجزا و قطعات در برابر اکسیداسیون و خوردگی در دمای بالای است که گزینه‌ای محبوب و کاربردی برای استفاده در صنایع مختلف از جمله هوانوردی، صنایع وابسته به توربین گازی، تولید برق، پتروشیمی، صنایع پالایشگاهی و استخراجی است. خصوصاً بر روی اجزا و قطعاتی که در این صنایع تأکید بیشتری بر روی پوشش‌دهی با MCrAlY به دلیل ترکیبات آن جهت ایجاد پوشش‌دهی مقاوم و قوی‌تری در برابر دمای بالای محیطی دارند.

در صورت نیاز به کسب اطلاعات فنی دقیق‌تر یا درخواست تهیه MCrAlY برای استفاده در کاربرد‌های مدنظر می‌توانید از طریق لینک زیر به بخش مربوطه وارد شوید.

پودر پوشش حرارتی NiCoCrAlY

پودر پوشش‌دهی NiCoCrAlY نیز از انواع ترکیبی ویژه با خواصی عالی جهت پوشش‌دهی سد حرارتی با کارایی بالا طراحی و تولید شده است. NiCoCrAlY که شاید از نام آن هم پیدا باشد در ترکیب خاص خود پنج عنصر با مخفف‌های (Ni) نیکل، (Co)کبالت، (Cr)کروم، (Al) آلومینیوم و (Y) ایتریوم را دارد که این ترکیبات در قالب یک محصول ویژگی‌های خاصی به آن می‌بخشد.

از مهم‌ترین مزایای پوشش سد حرارتی NiCoCrAlY مقاومت سطوح، اجزا یا قطعات پوشش داده شده با آن در برابر دمایی نزدیک به ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد است. این مزیت NiCoCrAlY استفاده از آن را برای موتورهای توربین گازی، محفظه‌های احتراق با دمای شدید و سایر محیط‌هایی با چنین دمایی جزو گزینه‌های نهایی می‌سازد. علاوه بر مزیت ذکر شده ماده NiCoCrAlY پوشش دهنده‌ای با ضریب انبساط حرارتی پایینی است، به این معنا که می‌تواند در برابر شوک‌های حرارتی و تغییرات ناگهانی دمایی بدون ترک خوردگی یا پوسته شدن بر روی سطوح یا قطعات پوشش داده شده مقاومت کند.

پوشش NiCoCrAlY در برابر خوردگی و اکسیداسیون بسیار مقاوم بوده و استفاده از آن در محیط‌های سخت و پر تنشی که اجزا و قطعات در معرض خوردگی، ناشی از واکنش‌های شیمیایی، آب شور و یا سایر مواد یا آلاینده‌های خورنده هستند بسیار مرسوم است.

NiCoCrAlY می‌تواند از قطعات و اجزای حساس در برابر خوردگی، سایش، فرسایش و فرسودگی محافظت کند که این امر طول عمر مفید قطعات حساس و گران‌بها در برخی از صنایع را افزایش داده و هزینه‌های تعمیر و نگهداری را به شکل محسوسی کاهش می‌دهد. NiCoCrAlY اغلب و بیشتر در صنایع شیمیایی، پتروشیمی، معدن و نفت و گاز و صنایع استخراجی و پالایشگاهی مورد تقاضا و مصرف است.

مزیت‌ها و ترکیبات خاص پوشش سد حرارتی NiCoCrAlY استفاده از آن را به عنوان پوشش سد حرارتی به یک راه‌حل و گزینه قابل اعتماد و مقرون به‌صرفه اقتصادی برای محافظت از قطعات و اجزای حساس و گران‌بها همچنین افزایش طول عمر آنها در صنایع ذکر شده نموده است.

در صورت نیاز به کسب اطلاعات فنی دقیق‌تر یا درخواست تهیه CoNiCrAlY برای استفاده در کاربردهای مدنظر می‌توانید از طریق لینک زیر به بخش مربوطه وارد شوید.

پودر پوشش حرارتی سرامیک – فلز و سایر پودرهای پوششی دهی

پودر پوشش سد حرارتی در قالب ترکیبی از مواد سرامیکی و فلزی در برخی از قطعات و اجزا و یا سطوحی که نیاز به مقاومت در برابر دمایی بالا دارند، با این مزیت که مواد سرامیکی به کار گرفته شده در ترکیب مورد نظر، در پوشش‌دهی، نقش و خواص عایقی و در عین حال ضد حرارتی عالی ایفا می‌کنند که به محافظت و ارتقا از بستر فلزی و اجزای زیرین آن در برابر آسیب‌های حرارتی ناشی از محیط منجر می‌شود. از ترکیب پوشش سد حرارتی سرامیکی – فلزی معمولاً در موتورهای هواپیما، توربین گازی و برخی از قطعات و اجزای آنها استفاده می‌گردد.

استفاده از پوشش سد حرارتی سرامیکی – فلزی ضمن داشتن مزایایی همچون بهبود طول عمر مفید اجزا و قطعات، قابلیت اطمینان عملکرد قطعات پوشش داده شده در دمای بالا، مانند موتورهای توربین گاز، این مزیت را دارد که به کاهش میزان گرمای از دست رفته از طریق موتور کمک کند. که این مزیت می‌تواند کارایی کلی موتور توربین را ارتقا داده و بهبود ببخشد. علاوه بر این، پوشش سد حرارتی سرامیکی – فلزی می‌تواند در کاهش وزن اجزا و قطعات مؤثر باشد که این امر در صنایعی مانند هوانوردی و توربین‌های مورد استفاده در این صنایع مزیت مهمی است.

پوشش سد حرارتی (Epoxy) اپوکسی نیز نوعی از پوشش‌دهنده‌های محافظ برای سطوح فلزی در برابر گرما و خوردگی است. یکی از مزیت‌های اصلی اپوکسی توانایی آن در ارائه یک عایق ضد حرارتی است که به کاهش و اتلاف حرارت و افزایش بهره‌وری انرژی در موتور توربین گازی منجر می‌گردد. مزیت دیگر اپوکسی افزایش مقاومت اجزا، سطوح و قطعات پوشش‌دهی شده در برابر شوک حرارتی و ضایعات حرارتی ناشی از آن است.

برای محافظت از سازه‌ها و تجهیزات فلزی در محیط‌های سخت و پر تنش و آسیب‌های ناشی از قرار داشتن چنین تأسیساتی در برابر مواد شیمیایی و خوردگی در این محیط‌ها، اپوکسی، گزینه‌ای بسیار مقاوم و ایدئال برای پوشش‌دهی است.

همچنین از پوشش‌دهی اپوکسی بر روی سطوح فلزی می‌توان برای محافظت از مواد شیمیایی محیطی، آلاینده‌های فرساینده و اشعه UV استفاده کرد.

اپوکسی با خواص مقاوم و بادوام طولانی مدت خود می‌تواند به کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری، از کار افتادن تجهیزات و در نهایت افزایش طول عمر مفید کلی چنین سازه‌ها و تجهیزات صنعتی کمک و در پوشش‌دهی برخی از قطعات خودرو، قطعات ماشین‌آلات صنعتی و تجهیزات الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد.

در صورت نیاز به کسب اطلاعات فنی دقیق‌تر یا درخواست تهیه پودرهای سد حرارتی سرامیکی – فلزی یا (Epoxy) اپوکسی برای استفاده در کاربردهای مدنظر می‌توانید از طریق لینک زیر به بخش مربوطه وارد شوید.

کلام پایانی

پودرهای پوشش سد حرارتی در انواع خود یک انتخاب محبوب و در عین حال یک گزینه فنی برای پوشش سطوح فلزی در صنایع مختلف با کاربری‌های مختلف و متفاوت است. پودر پوشش سد حرارتی، عایق و پوششی بادوام و با ماندگاری طولانی بر روی قطعات، اجزا و سطوح پوشش داده شده در برابر فرسایش زودرس، خوردگی، فرسودگی و تخریب ناشی از دمای بالای محیطی را ارائه می‌کند. انواع پودرهای سد حرارتی با محیط زیست سازگار بوده و هیچ گونه تولید و انتشار VOC ندارند.

پودرهای پوشش سد حرارتی در انواع اشکال خود مانند پودرهای پوشش‌دهنده اسپری حرارتی، پوشش پودری اپوکسی، پودرهای پوشش سرامیکی – فلزی و انواع پوشش‌های پودری – ترکیبی از مواد خاص موجود بوده و در صنایع مختلفی برای محافظت، ایجاد مقاومت، مواد حمایتی و عایق ضد حرارتی بر روی سطوح، قطعات و اجزای مختلف در شکلی وسیع استفاده می‌گردد. به غیر از صنایعی همچون هوانوردی، تولید برق و انرژی، توربین‌های گازی، صنایع نفت و گاز و استخراجی و پالایشگاهی، از برخی پوشش‌های سد حرارتی در صنایعی دیگر و بر روی سطوح مختلفی از جمله فلزات، سرامیک، پلاستیک و کامپوزیت نیز استفاده می‌شود.