Chromování difuzí

Difuzní sycení povrchu chromem při vysoké teplotě (inchromování).

Účel
Odolnost proti korozi a oxidaci za vysokých teplot.
Typické použití
Díly pro energetiku, pece, chemický průmysl.
Vhodné materiály
Ocele, liatina.
Kategorie
Tepelně-chemické úpravy povrchu

Jak proces funguje

Difuzní chromování (chromizace) vnáší do povrchu oceli či superslitin chrom, čímž vzniká extrémně odolná vrstva karbidů chromu (Cr₇C₃, Cr₂₃C₆) a intermetalických fází. Poskytuje ochranu proti vysokoteplotní oxidaci, korozi a karburaci až do ~1 100 °C.

Nejčastěji se používá metoda „pack cementation“ – díly se uzavřou do kontejneru s chromovým práškem, halogenidovým aktivátorem (např. NH₄Cl) a inertní výplní (Al₂O₃). Při 900–1 050 °C po dobu 4–20 h reaguje halogenid s chromem za vzniku CrCl₂/CrCl₃, které v parní fázi difundují na povrch dílů. Proces nevyžaduje kalení – po ukončení se díly ochladí a vzniká pevně začleněný difuzní povlak.

Klíčové procesní parametry

  • Teplota: 900–1 050 °C (typicky 900–1 000 °C)
  • Doba: 4–20 h podle požadované hloubky
  • Tloušťka difuzní vrstvy: 50–200 µm (tvrdá karbidická zóna 5–15 µm)
  • Tvrdost vrstvy: ~1 400–1 500 HV
  • Médium: chromový prášek + aktivátor (halogenid, amoniak) + inertní výplň

Typické aplikace

  • Komponenty pro energetiku – reforméry plynu, díly turbín
  • Petrochemické reaktory, trubkovnice a výměníky tepla
  • Letecká palivová potrubí a turbínové komponenty
  • Díly vystavené teplotám nad 500 °C v agresivních prostředích (vodík, síra, CO)

Výhody

  • Extrémní žáruvzdornost – ochrana proti oxidaci a karburaci do ~1 100 °C
  • Pevné začlenění vrstvy do substrátu – nehrozí odlupování jako u PVD povlaků
  • Vysoká odolnost vůči metal-dustingu a agresivním plynům
  • Dobrá odolnost vůči teplotním cyklům; díl lze po procesu svařovat a pájet

Omezení a rizika

  • Relativně tenká tvrdá zóna (5–15 µm karbidů) při dlouhých procesních časech
  • Riziko trhlin při silném mechanickém zatížení
  • Nekonzistentní tloušťka při špatném balení dílů (nerovnoměrný průnik halogenidu)
  • Nevhodné pro hliníkové slitiny – hliník brání difuzi chromu

Kontrola kvality

  • Metalografické měření tloušťky vrstvy na příčných řezech
  • Vickersův profil tvrdosti přes povrch (očekávané ~1 400–1 500 HV)
  • SEM/EDS mikroanalýza – potvrzení obsahu Cr a C ve vrstvě
  • Expoziční zkoušky v agresivních plynech (sirné, oxidační, redukční atmosféry)

Bezpečnost a životní prostředí

Při zahřátí halogenidových aktivátorů vzniká korozivní chlorovodík (HCl) a páry CrCl₂/CrCl₃ – vysoce toxické a dráždivé látky. Proces probíhá v uzavřených pecích s odsáváním a neutralizací odpadních plynů (např. vodní lázní). Prach obsahující sloučeniny chromu musí být minimalizován a odpadní roztoky halogenidů zneškodněny.

Doporučení pro návrh procesu

  • Použít tam, kde galvanické Ni/Cr povlaky při vysokých teplotách selhávají
  • Sladit teplotu a čas s chemickým složením substrátu pro homogenní difuzní vrstvu
  • Před chromováním difuzí povrch hladce soustružit a odmastit – aktivátory reagují lépe na čistém povrchu
  • Optimalizací doby předcházet tvorbě křehkých intermetalických fází (FeCr, NiCr)

Související normy

  • ASTM F1054 — povrchy pro vysokoteplotní prostředí (analogicky)
  • ISO 12945 — povrchové tvrdé povlaky (analogicky)
  • Procesní listy výrobců (např. Diffusion Alloys, IBC Coatings)
Nezávazná poptávka