Общие сведения о Плазменно-порошковая наплавка

Плазменно-порошковая наплавка

Считается, что толчком к разработке плазменных технологий послужило открытие Р. Гейджем в середине 1950 г. эффекта сжатия дуги водоохлаждаемым анодом [1]. Сжатую дугу стали рассматривать как источник с высокой энергетической плотностью (до 10⁵ Вт/мм²).

В шестидесятые-семидесятые  годы плазменные технологии в СССР и за рубежом развивались практически  параллельно. Исследования ИМЕТ АН СССР и ИЭС им. Е. О. Патона обеспечивали опережающие темпы внедрения плазменной сварки и наплавки. Серийное производство сварочного оборудования началось в то же время, что и за рубежом. Установки для плазменной сварки завода "Электрик" и для микроплазменной сварки опытного завода ИЭС им. Е. О. Патона не уступали зарубежным аналогам. Застой производства в период перестройки и последующий развал экономики снизили интерес к высоким технологиям.

До конца 70-х годов плазменная сварка-наплавка была в значительной мере уникальным процессом. По сравнению с установками аргонодуговой наплавки аналогичного назначения это было дорогое оборудование, которое обслуживали инженеры и специалисты высокой квалификации. В последующее десятилетие вследствие появления новой электронной техники существенно повысилась надежность плазменного оборудования, снизилась его стоимость, обслуживание стало доступным для рядовых операторов — все это расширило технологические возможности плазменной сварки-наплавки.

Плазменная сварка-наплавка стала альтернативой аргонодуговым процессам. Сжатие дуги анодным соплом делает систему более гибкой. Дуге можно придавать почти столбчатую форму, ее длина увеличивается, что делает процесс более стабильным, нечувствительным к изменениям позиции плазмотрона относительно обрабатываемой детали. Изменяя диаметр анодного сопла, можно работать в широком диапазоне сварочных токов от 15 до 400 А. Высокая плотность энергии позволяет уменьшить проплавление и тепловложение в обрабатываемую деталь [1].

Плазменная наплавка с присадкой  порошка в наибольшей степени отличается от других способов плазменной наплавки применяемыми материалами, оборудованием и технологическими возможностями.

Порошки могут быть получены практически  из любого пригодного для наплавки сплава независимо от его твердости, пластичности, степени легирования и других свойств, поэтому с этой точки зрения являются универсальным присадочным материалом. В качестве присадки для плазменной наплавки применяют как собственно порошки (под порошком обычно понимают тонко измельченное твердое тело с размерами частиц до 0,1 мм, в сварочной технике — до 0,5 мм [2]), так и более крупнозернистые сыпучие материалы с размерами частиц до 2,5-3,0 мм.

В данном разделе рассматривают  способы плазменной наплавки с подачей  присадочного порошка или крупки при помощи транспортирующего газа в столб дуги или непосредственно в сварочную ванну.

Наплавку с присадкой порошка выполняют плазменной дугой прямого действия или двумя плазменными дугами — прямого и косвенного действия с общим электродом. При этом используют различные схемы ввода порошка в дугу, которые можно разделить на две группы. В одной группе порошок вводят в дугу внутри плазмотрона (рис. 1), а в другой — вне его (рис. 2).

В плазмотронах с внутренним вводом порошка в дугу создаются, как правило, более благоприятные условия для его нагрева плазмой. При внешней подаче порошка его нагрев менее эффективен, зато надежность работы плазмотрона несколько выше.

Запатентованные [2] схемы ввода порошка в дугу через электродную камеру плазмотрона (см. рис. 1, а и б) не нашли практического применения, так как вследствие попадания порошка на электрод, последний быстро выходит из строя. Плазмотроны с подачей порошка через осевое отверстие в катоде также пока не нашли практического применения из-за трудностей изготовления электродов с отверстием и сложностями, связанными с подачей порошка через отверстие относительно малого диаметра.

Радиальный ввод порошка через  боковое отверстие в канале сопла (см. рис. 1, в) типичен для напыления, но для наплавки используется редко. При такой схеме ввода порошка стабильная работа плазмотрона возможна лишь при сравнительно больших расходах плазмообразующего газа и малых транспортирующего. Это условие легко выполняется при напылении, но при наплавке большой расход плазмообразующего газа нежелателен, так как ведет к увеличению глубины проплавления основного металла.

Рис. 1. Схемы плазменной наплавки с вводом присадочного порошка в дугу внутри плазмотрона: а — вместе с плазмообразующим газом; б — через электродную камеру; в — через боковое отверстие в канале сопла; г — через воронкообразную щель между соплами (1 — медный водоохлаждаемый электрод (а), водоохлаждаемый с вольфрамовой вставкой (б), вольфрамовый (в, г); 2 — сопло; 3 — ввод присадочного порошка с транспортирующим газом; 4 — ввод плазмообразующего газа; 5 — ввод защитного газа; 6 — источник питания дуги прямого действия; 7 — источник питания косвенной дуги). [2]

Для наплавки эффективной оказалась  схема ввода порошка в дугу под углом 25-80° через воронкообразную  щель, образуемую сопрягаемыми коническими  поверхностями внутреннего и  наружного сопел плазмотрона (см. рис. 1, г). В этом случае двухфазный поток транспортирующего газа и порошка концентричен дуге, поэтому не только не снижает, но и повышает ее стабильность. Чтобы при сравнительно большой длине внутрисоплового участка дуги электрод-изделие избежать шунтирования дугового разряда соплами и появления так называемой каскадной дуги, внутреннее и наружное сопла электрически изолируют друг от друга. [2]

Рис. 2. Схемы плазменной наплавки с внешней подачей присадочного порошка через отверстие в торце сопла «углом назад» (а), то же «углом вперед» (б), по каналам в сопле плазмотрона (в): 1 — источник питания дуги прямого действия; 2— ввод плазмообразующего газа; 3 — ввод присадочного порошка транспортирующим газом; 4 — ввод защитного газа; 5 — электрод; 6 — ввод дополнительного присадочного порошка; 7 — плазменная дуга; 8 — источник питания косвенной дуги [2].

Дуга косвенного действия горит  между электродом и внутренним соплом и служит в основном для обеспечения  устойчивой работы плазмотрона. Роль ее в нагреве порошка незначительна. Более мощная дуга прямого действия обеспечивает необходимый нагрев поверхности изделия, плавление присадочного металла и образование сварочной ванны.

При плазменной наплавке с внешней  подачей присадочного порошка (см. рис.  2), последний подают в зону наплавки через отверстия в торце сопла плазмотрона (их может быть от одного до трех) или по трубке, расположенной сбоку сопла.

При наплавке сплавов на основе никеля, кобальта или железа угол наклона  этих отверстий (трубки), их сечение, расход транспортирующего газа и другие параметры режима выбирают такими, чтобы порошок вводился в дугу на небольшом расстоянии от поверхности изделия и попадал в сварочную ванну под дугой. При этом порошок можно подавать в дугу спереди, сзади и сбоку одновременно с нескольких сторон (см. рис. 2, соответственно а-в). Направление подачи порошка в данном случае, по-видимому, не имеет решающего значения: на практике используют все эти варианты [2].

При наплавке композиционных сплавов  дополнительный канал для подачи упрочняющих частиц карбида вольфрама  чаще всего расположен сзади дуги и имеет такой угол наклона, чтобы  зерна карбида попадали в сварочную  ванну, минуя дугу (см. рис. 2, в). Это позволяет устранить или, по крайней мере, уменьшить их растворение в расплаве. Сварочная ванна образуется за счет расплавления основного металла , защитного покрытия, нанесенного на зерна карбида вольфрама , или порошка сплава-связки, который подают вместе с карбидом либо отдельно от него по боковым каналам. В любом случае наплавленный металл имеет гетерогенную структуру, состоящую из относительно легкоплавкой матрицы и не расплавившихся зерен карбида вольфрама.

Представленные на рис. 2 схемы подачи порошка являются весьма распространенными при плазменной наплавке. В частности, схема рис. 2, а и ее модификации (с большим числом каналов для подачи порошка) используют в установках EuTronic фирмы Castolin (Швейцария) — одного из ведущих поставщиков оборудования для плазменной наплавки [2].

По схеме рис. 2, в выполнены установки фирмы «Металлоджикл индастриз» (США), которые работают более чем на 200 предприятиях США и Западной Европы. Схема рис. 2, б, как и схема рис. 1, г реализована в первых отечественных аппаратах моделей А1105 и А1299, созданных в ИЭС им. Е.О.Патона для плазменной наплавки порошками. [2]

Очевидно, что с изменением режима работы плазмотрона и условий ввода присадочного порошка в дугу изменяются как интенсивность, так и продолжительность нагрева его частиц плазмой. Экспериментальных данных о температуре нагрева порошка в дуге при наплавке нет. Предполагается, что при подаче порошка по схеме рис. 1, г, его частицы в момент соприкосновения с поверхностью сварочной ванны или основного металла находятся в жидком или твердо-жидком состоянии.

При внешней подаче порошка время  его пребывания в дуге значительно короче, а нагрев не столь эффективен. По данным В.И.Ирмера [2], исследовавшего энергетический баланс процесса плазменной наплавки, на нагрев порошка расходуется при внутренней его подаче от 9 до 20% мощности дуги, при внешней — около 12%.

В зависимости от конструкции плазмотрона  для наплавки применяют присадочные порошки с размером частиц от 45 до 250 мкм [2], реже — до 400 мкм, получаемые, как правило, путем распыления жидкого металла инертным газом или водой.

Плазмотроны с внутренней подачей  порошка используют для наплавки композиционных слоев, если присадочным  материалом являются механические смеси  порошков сплава-связки и карбидов вольфрама, ниобия или ванадия [2]. Содержание карбидов в смеси может достигать 75-80% по массе. Величина их зерен от 20 до 200 мкм. В остальных случаях применяют раздельную подачу порошков карбида и сплава-связки.

В качестве плазмообразующего и  транспортирующего газов для  наплавки порошком применяют аргон. Как защитный газ используют аргон, смесь аргона с 5-8% водорода или азот. Аргоно-водородная смесь может служить также и для подачи порошка [2].

До недавнего времени плазменную наплавку порошком выполняли исключительно на постоянном токе прямой полярности. Хотя, идея наплавки плазменной дугой обратной полярности с присадкой порошка была высказана и запатентована Р.Гейджем и др. еще в 1959 г. (см. рис. 1, а), ее удалось реализовать лишь в начале 1980-х гг. Первые промышленные плазмотроны для наплавки порошком током обратной полярности были разработаны практически одновременно в Японии и в СССР [1].

Производительность плазменно-порошковой наплавки порошком в зависимости от мощности плазмотронов составляет 4-10 кг наплавленного металла в час. Реальная производительность наплавки зависит от размеров и формы изделия, толщины наплавляемого слоя, типа присадочного порошка и других факторов и находится в пределах 0,8-6 кг/ч.

Минимальная толщина наплавленного  слоя при внутренней подаче порошка равна 0,25 мм, при внешней — 0,5 мм . Наибольшая высота однослойного валика в обоих случаях составляет 5-6 мм. Возможность нанесения сравнительно тонких слоев с малым проплавлением основного металла — важное достоинство плазменной наплавки порошком.

При наплавке без колебаний  плазмотрона наплавленные валики имеют  ширину 3-10 мм; при наплавке с колебаниями  она может достигать 40-50 мм [2].

Присадочные порошки для  плазменной наплавки

Для плазменной наплавки применяют  порошки сплавов на основе железа, никеля, кобальта и меди. Порошок является универсальным наплавочным материалом, так как может быть получен практически из любого наплавочного сплава, независимо от прочности, твердости и других свойств последнего.

При выборе порошков для  плазменной наплавки руководствуются их химическим составом и физико-технологическими свойствами. В первую очередь порошок характеризует его химический состав, т. е. содержание легирующих элементов, примесей и газов. К физико-технологическим свойствам порошков относят: насыпную массу, пикнометрическую плотность, форму частиц, удельную поверхность и ее состояние, гранулометрический состав и текучесть.

Насыпная масса — масса единицы  объема свободно насыпанного порошка, она отражает плотность укладки частиц порошка и степень его пористости. Она тем больше, чем мельче частицы порошка и чем более компактной и правильной шаровидной формой они обладают.

Пикнометрическая плотность —  это по сути плотность металла порошка. Пикнометрическая плотность позволяет судить о пористости порошков. Определяют эту характеристику с помощью пикнометра — специального мерного сосуда с известным объемом (10-50 мл). Пробу порошка помещают в высушенный и взвешенный пикнометр, который после заполнения порошком примерно на две трети объема повторно взвешивают. После этого оставшийся свободный объем пикнометра заполняют пикнометрической жидкостью — одноатомным спиртом. Пикнометр с порошком и жидкостью вновь взвешивают и по следующей формуле рассчитывается пикнометрическая плотность порошка γ_к:

γ_к=(м₂-м₁)/V-(м₃-м₂)/γ_ж,                                                 (1)

где м₁ — масса пикнометра, г; м₂ — масса пикнометра с порошком, г; м_з — масса пикнометра с порошком и жидкостью, г; V — объем пикнометра, см³; γ_ж — плотность пикнометрической жидкости, г/см³.

Текучесть порошков определяет время вытекания навески порошка из стеклянной воронки с конусностью 60° и выходным отверстием диаметром 4 мм [2]. Текучесть зависит от формы частиц порошка и состояния их поверхности. Максимальной текучестью обладают порошки с частицами сферической или округлой формы. Такие порошки наиболее пригодны для плазменной наплавки. Существующая техническая документация не всегда регламентирует это важное свойство порошков. Так, в ГОСТ 21448-75 «Порошки из сплавов для наплавки» этой характеристики нет, и только в ТУ 14-22-33-90 «Порошки самофлюсующихся сплавов для газотермического напыления и наплавки» указывается, что текучесть порошков в зависимости от фракции должна быть не более 22-30 с.

Основные требования к  наплавочным порошкам

Требования к порошкам для плазменной наплавки обусловлены  необходимостью обеспечения длительной и бесперебойной работы оборудования (порошковых дозаторов и плазмотронов) и получения доброкачественного наплавленного металла. Бесперебойная работа оборудования зависит от текучести и гранулометрического состава порошков, а качество наплавленного металла во многом определяется химическим составом, содержанием газов, гигроскопичностью, отсутствием вредных примесей в порошке [2].

Текучесть порошков должна быть достаточной  для равномерной и бесперебойной работы дозирующих устройств и плазмотронов. Опыт показывает, что для нормальной работы барабанных дозаторов, которые наиболее широко применяют для плазменной наплавки, предпочтительнее порошки с текучестью 4-10 с. Хорошая текучесть важна также для нормальной работы наплавочных плазмотронов, в которых порошок, прежде чем попасть в дугу, должен пройти через систему каналов малого сечения. При малой текучести возможно забивание порошком транспортирующей трубки и каналов в плазмотроне, а при большой — наблюдается самопроизвольное высыпание порошка при неподвижном барабане дозатора вследствие вибрации оборудования.

Кроме хорошей текучести, порошки не должны комковаться и слеживаться в процессе хранения. Влажность наплавочных порошков должна быть минимальной. Несмотря на то, что по требованиям технической документации (ГОСТ 21448-75, ТУ 14-22-33-90) влажность готового порошка контролирует изготовитель (она не должна превышать 0,1%), после длительного хранения порошок перед наплавкой необходимо просушить.

Как показывает опыт, для плазменной наплавки целесообразно применять  порошки гранулометрического состава 0,06-0,315 мм (допускается увеличение максимального  диаметра частиц до 0,4 мм) [2]. Оптимальный гранулометрический состав порошка для плазменной наплавки определяется, главным образом, конструкцией плазмотрона и в меньшей степени зависит от свойств материала частиц порошка. При использовании плазмотронов с внутренним вводом порошка наличие в подаваемом порошке частиц размером меньше 0,06 мм приводит к частым нарушениям процесса наплавки вследствие образования «настылей» на стенках фокусирующего сопла в зоне ввода порошка в дугу. Но слишком крупные частицы не успевают расплавиться в плазменной дуге и в сварочной ванне, что ведет к большим потерям порошка в процессе наплавки и к появлению дефектов в наплавленном металле.

Наплавочные порошки должны содержать меньше газов, как растворенных в металле, так и в виде оксидов на поверхности частиц. Повышенное содержание газов в порошке может вызвать разбрызгивание металла при наплавке и появление в наплавленном слое пор и неметаллических включений. Высокая концентрация кислорода приводит также к образованию на поверхности наплавленных валиков шлака, затрудняющего многослойную наплавку.

Важнейшие способы получения порошков для плазменной наплавки

В промышленности нашли применение следующие способы получения металлических порошков для наплавки: механическое измельчение; распыление струи жидкого металла водой или газами под давлением; центробежное распыление вращающегося электрода, нагреваемого дугой или плазмой.

Механическое измельчение (дробление и размол в дробилках, мельницах, валках и пр.) достаточно широко распространено в практике порошковой металлургии. При дроблении твердых тел затрачиваемая энергия расходуется в основном на деформацию и нагрев. Работа же на диспергирование, т.е. на увеличение поверхности раздела твердого тела мала. КПД различных размалывающих устройств, если его выразить отношением энергии образования новых поверхностей к потребляемой энергии, обычно не превышает 1%. Этим объясняется низкая производительность и достаточно высокая стоимость получения порошков с помощью механического измельчения. Для порошков, полученных механическим измельчением, характерна осколочная форма частиц (рис. 3, а). Частицы такого порошка имеют крупнозернистую структуру (рис. 4, а).

Легко подвергаются механическому  дроблению хрупкие материалы. Однако получение этим методом порошков сравнительно пластичных сплавов связано с большими трудностями.

Рис. 92. Внешний вид частиц наплавочных порошков, изготовленных различными методами: а – ЛП-8 (дробление литой ленты); б – ПР-НХ16СР3 (распыление азотом); в – ПР-НХ16СР3 (распылении аргоном); г – ПГ-С1 (распыление водой);  д – ПГ-С1, легированный 0,14% алюминия (распыление водой) [2].

Рис. 93. Микроструктура порошков Ni-Cr-Si-B-сплава: дробленого (а), распыленного водой (б) и распыленного азотом (в); ´300 [2].

Наиболее распространенным методом получения наплавочных  порошков механическим измельчением является способ, разработанный Одесским ЦКТБ [2]. Особенность этого способа заключается в том, что измельчению подвергаются не компактные куски сплава, а тонкий лист, получаемый непосредственно из жидкого металла путем прокатки. Лист дробят в специальном агрегате, состоящем из валковой дробилки, сит и элеваторов. На ситах соответствующих размеров производится рассев порошка на необходимые фракции. Некондиционные фракции отправляются на повторный переплав. Таким способом ежегодно производилось до 300 т порошков сормайта и других железо-хром-углеродистых сплавов, которые использовали для индукционной наплавки, в основном, рабочих органов сельскохозяйственных, дорожных и строительных машин и механизмов [2].

Дробленые литые порошки из-за их относительно низкой текучести целесообразно применять для плазменной наплавки по слою крупки. Значительно реже их используют для плазменно-порошковой наплавки.

Распыление струи жидкого металла  потоком газа (аргон, азот, воздух) или  воды высокого давления является одним  из наиболее производительных и широко распространенных методов получения порошков металлов и сплавов [2].

Распыление применяют для изготовления порошков как легкоплавких металлов и сплавов (алюминия, свинца, цинка, олова, меди, латуни, бронзы), так и порошков на основе железа, никеля, кобальта и др. Предельная температура плавления распыляемых металлов и сплавов ограничена стойкостью огнеупоров и не превышает 1600°С [2].

Частицы порошков, полученных распылением, могут иметь различную форму и величину (см. рис. 3, б-д). Поскольку распыленный порошок состоит из частиц разного размера, это вызывает необходимость отсева частиц некондиционных размеров и последующего переплава этих отходов. Форма частиц зависит от поверхностного натяжения и вязкости расплавленного металла, содержания в нем легирующих добавок и раскислителей, а также от условий распыления. Изменив эти факторы, можно получить наплавочные порошки одинакового химического состава, но с разной формой частиц — от неправильной до сферической (см. рис. 3, г, д). Частицы распыленных порошков могут иметь внутренние поры, заполненные газом (см. рис. 4, б). При наплавке такие частицы «взрываются», что приводит к неустойчивой работе плазмотронов. Это является серьезным недостатком распыленных порошков.

В отличие от порошков, полученных механическим измельчением (см. рис. 4, а), распыленные порошки имеют более мелкозернистую структуру (см. рис. 4, б).

На практике применяют технологию распыления жидкого металла водой; инертным газом, азотом или воздухом с охлаждением в воде; инертным газом, азотом или воздухом с охлаждением в среде того же газа.

Распыление водой — самая  экономичная технология получения  порошков, но она не всегда обеспечивает необходимое качество порошков. Приемлемое качество обеспечивается при распылении порошков самофлюсующихся Ni-Cr-Si-В-сплавов с относительно низкой температурой плавления. При распылении тугоплавких сплавов получается порошок с частицами неправильной формы. Распыление газами дает лучшие результаты как с точки зрения выхода порошка требуемого гранулометрического состава, так и его качества (форма частиц, газонасыщенность и т.д.).

Как указывалось выше, основным недостатком  метода получения порошков распылением струи жидкого металла потоком газа или воды высокого давления является его газонасыщенность. Присадочные порошки вследствие большой удельной поверхности могут абсорбировать значительные количества газов и влаги. При их распылении в окислительной атмосфере поверхность частиц окисляется. При распылении азотом порошки могут насыщаться азотом. Крупные частицы порошка имеют внутренние поры, заполненные газом. Общее содержание газов в порошках разной грануляции приведено в табл. 1.[2]

Таблица 1. Содержание газов в наплавочных порошках, полученных распылением жидкого металла азотом (ПН-АН31) и водой (ПГ-У30Х28Н4С4)

Авторы [2] исследовали содержание газов в порошках разных фракций в зависимости от химического состава и температуры распыляемого металла, а также от применяемой распыляющей среды: азот, аргон, воздух, вода. Большинство опытов было выполнено с Ni-Cr-Si-В-сплавами, порошки которых изготавливаются в больших объемах и находят разнообразное применение. Содержание газов в порошках определяли методом вакуумной плавки. Перед анализом порошки высушивали при 110°С до постоянной массы и запрессовывали в ампулы из стали У8.

Установлено, что присадочные порошки, полученные распылением жидкого металла водой, аргоном и азотом, содержат практически одинаковое количество кислорода, в то же время, при распылении воздухом концентрация кислорода в порошке примерно в два раза выше. Следует отметить, что эти показатели справедливы для порошков любой грануляции (рис.5, а).

Рис. 5. Зависимость содержания кислорода [О] от диаметра частиц d (а) и величины 1/d (б) для порошков Ni-Cr-Si-B-сплавов, полученных распылением:     1 — водой; 2 — азотом; 3 — аргоном; 4 — воздухом

Независимо от распыляющей  среды максимальное содержание кислорода  наблюдается в порошках мелких фракций, что связано с их большой удельной поверхностью. С увеличением диаметра частиц содержание кислорода уменьшается и стремится к некоторому постоянному значению, характеризующему, по-видимому, предельную концентрацию кислорода в металле. Дополнительное количество кислорода содержится на поверхности частиц порошка в виде оксидной пленки.

Общее содержание кислорода в порошке  можно выразить

(2)

где [О_м] — концентрация кислорода в металлическом ядре частицы; {0}_ок — концентрация кислорода в оксидной поверхностной пленке; 5 — толщина оксидной пленки, мм; , — плотность соответственно металла и пленки, г/мм³; d — диаметр частиц, мм.

Из формулы (2) следует, что при постоянной толщине оксидной пленки и неизменном ее составе, зависимость =f(1/d) должна быть линейной. Графики функции =f(1/d)  построенные по экспериментальным данным, представляют собой прямые линии при d≥0,16-0,18 мм и значительно отклоняются от прямой при меньших диаметрах частиц (рис. 5, б). Это позволяет считать, что в порошках одной и той же плавки толщина оксидной пленки на частицах диаметром более 0,16 мм примерно одинакова и, как показывают расчеты, составляет 0,12-0,3 мм. В порошках фракции 0,06-0,1 мм толщина пленки в 2-3 раза меньше, что обусловлено высокой скоростью охлаждения мелких частиц. В порошках кобальтового стеллита (ПН-АН31) и сормайта (ПГ-У30Х28Н4С4) зависимость содержания кислорода от гранулометрического состава выражена менее четко (см. табл. 1).

Повышение температуры распыляемого металла сопровождается более интенсивным его окислением при распылении газами (рис. 6, а) и практически не сказывается на содержании кислорода в порошке при распылении водой (рис. 6, б).

Известно [2], что при сварке нераскисленных никелевых сплавов наблюдаются поры, вызванные выделением водяных паров, образующихся в результате взаимодействия водорода с оксидом никеля по реакции

[NiO]+[H]↔Ni+H₂O↑. (3)

В порошках наплавочных сплавов  на основе никеля кислород связан в  термодинамически более прочные, чем NiO, соединения (бораты, силикаты и др.), восстановление которых в сварочной ванне водородом маловероятно. Поэтому, несмотря на одновременное присутствие в присадочных порошках значительных количеств водорода (до 100 см³/100 г) и кислорода, поры наблюдаются только при наплавке порошком, распыленным воздухом, и связаны, вероятнее всего, с образованием оксида углерода СО.

Содержание остаточного водорода в порошках мало зависит от гранулометрического  состава и условий распыления и колеблется в пределах 0,001-0,011% (см. табл. 1).

В исследованных порошках содержание азота практически не зависит  от распыляющей среды, при этом максимальная концентрация азота, как и кислорода, наблюдается в порошках тонких фракций (рис. 7).

Азот, содержащийся в присадочных  порошках в количестве 0,061-0,141% (см. табл. 1), не вызывает пор в наплавленном металле. Это подтверждают положительные результаты экспериментов по наплавке никельхромкремнийбористых и железохромуглеродистых сплавов с защитой сварочной ванны азотом.