kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2024-4(16)-49kaz44-1575Research ArticleХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)CHEMICAL TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)ДОЛГОВЕЧНОСТЬ И КОРРОЗИОННОЕ ПОВЕДЕНИЕ ДЕТОНАЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ Ni-Cr-Al ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ Na2SO4/NaClDURABILITY AND CORROSION BEHAVIOR OF Ni-Cr-Al DETONATION COATINGS UNDER Na2SO4/NaCl EXPOSUREhttps://orcid.org/0000-0003-1570-0301МаулетМ.MauletM.

Меруерт Маулет – старший научный сотрудник Научно-исследовательского центра «Инженерия поверхности и трибология»

070002, Казахстан, Усть-Каменогорск, ул. Шакарима 148 

Meruyert Maulet – senior researcher of Scientific Research Center «Surface Engineering and Tribology» 

 070002, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, st. Shakarima 148 

maulet_meruert@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2428-4952АзланМ. Н.AzlanM. N.

Мухаммад Нуразлан Бин Абд Азис – доктор философии, преподаватель факультета естественных наук и математики

35900, Малайзия, Перак, Танджунг Малим 

Muhammad Noorazlan Bin Abd Azis – PhD, A lecturer from the Faculty Of Science And Mathematics 

 35900, Malaysia, Perak, Tanjung Malim  

azlanmn@fsmt.upsi.edu.myhttps://orcid.org/0009-0003-3136-0535БолатовС. Д.BolatovS.

Санжар Дауренулы Болатов – младший научный сотрудник Научно-исследовательского центра «Инженерия поверхности и трибология»

070002, Казахстан, Усть-Каменогорск, ул. Шакарима 148 

Sanzhar Daurenuly Bolatov – junior researcher of Scientific Research Center «Surface Engineering and Tribology» 

070002, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, st. Shakarima 148 

sanzharbolatov94@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0001-7644-4527АлибековаА. Б.AlibekovaA.

Балым Алибековна Алибекова – инженер-исследователь Научно-исследовательского центра «Инженерия поверхности и трибология» 

070002, Казахстан, Усть-Каменогорск, ул. Шакарима 148 

Balym Alibekovna Alibekova – engineer researcher of Scientific Research Center «Surface Engineering and Tribology» 

070002, Kazakhstan, Ust-Kamenogorsk, st. Shakarima 148 

balymalibekova304@gmail.comС. Аманжолов Восточно-Казахстанский университетКазахстанSarsen Amanzholov East Kazakhstan UniversityKazakhstanПендидиканский Университет Султан ИдрисМалайзияUniversiti Pendidikan Sultan IdrisMalaysia20242712202414(16)389394Copyright © Маулет М., Азлан М.Н., Болатов С.Д., Алибекова А.Б., 20252025Маулет М., Азлан М.Н., Болатов С.Д., Алибекова А.Б.Maulet M., Azlan M.N., Bolatov S., Alibekova A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1575

В данном исследовании изучается долговечность и коррозионная стойкость покрытий NiCr-Al, нанесённых методом детонационного напыления, при воздействии высокотемпературных сред, содержащих расплавленные Na₂SO₄ и NaCl. Эти условия высокоагрессивны и часто встречаются в аэрокосмической, энергетической и химической промышленности. Проведен сравнительный анализ градиентных и однородных покрытий Ni-Cr-Al для понимания их поведения в агрессивных средах. Результаты показывают, что градиентные покрытия демонстрируют превосходную коррозионную стойкость. В отличие от этого, однородные покрытия подвергались значительной деградации, включая обширную коррозию, деламинацию и образование фаз, содержащих натрий, таких как NaNiO₂. Рентгенофазовый анализ подтвердил наличие продуктов окисления и сульфидации, при этом градиентные покрытия продемонстрировали повышенную стабильность к фазовым переходам. Эти результаты подчеркивают потенциал градиентных покрытий Ni-Cr-Al для улучшения работы компонентов в экстремальных условиях и предоставляют ценные данные для оптимизации состава и технологий нанесения покрытий.

This study investigates the durability and corrosion resistance of Ni-Cr-Al detonation-sprayed coatings when exposed to high-temperature environments containing molten Na₂SO₄ and NaCl. Such conditions are highly corrosive and frequently encountered in aerospace, energy, and chemical industries. Gradient and homogeneous Ni-Cr-Al coatings were compared to understand their behavior under aggressive exposure. The reveal of results those gradient coatings exhibit superior corrosion resistance due to their ability to retain protective oxides, such as Cr₂O₃, and mitigate stress-induced damage through compositional grading. In contrast, homogeneous coatings displayed significant degradation, including widespread corrosion, delamination, and the formation of sodium-based phases like NaNiO₂. XRD analysis confirmed the presence of oxidation and sulfidation products, with gradient coatings showing enhanced stability against phase transitions. These findings highlight the potential of gradient Ni-Cr-Al coatings to improve component performance in extreme conditions and provide valuable insights for optimizing coating compositions and processes to enhance operational reliability in harsh environments.

детонационное напылениепокрытия Ni-Cr-Alсоли Na₂SO₄/NaClградиентные покрытияагрессивная средаdetonation sprayingNiCr-Al coatingsNa₂SO₄/NaCl saltsgradient coatingsaggressive environmentReferencesA comprehensive study on hot corrosion resistance of NiCoCrAlYTa and NiCrAl thermal-sprayed coatings for CSP applications / А. Daniel et al // Journal of Energy Storage. – 2023. – V. 74. – Р. 109346.A comprehensive study on hot corrosion resistance of NiCoCrAlYTa and NiCrAl thermal-sprayed coatings for CSP applications / А. Daniel et al // Journal of Energy Storage. – 2023. – V. 74. – Р. 109346.Comparative hot corrosion performance of APS and Detonation sprayed CoCrAlY, NiCoCrAlY and NiCr coatings on T91 boiler steel / C. Sundersan et al // Corrosion Science. – 2021. – V. 189. – Р. 109556.Comparative hot corrosion performance of APS and Detonation sprayed CoCrAlY, NiCoCrAlY and NiCr coatings on T91 boiler steel / C. Sundersan et al // Corrosion Science. – 2021. – V. 189. – Р. 109556.Manjor K. Production of Nanocrystalline Ni-20Cr Coatings for High-Temperature Applications / K. Manjor, S. Harpreet, S. Narinder // Journal of Thermal Spray Technology. – 2014. – V. 23. – Р. 692-707.Manjor K. Production of Nanocrystalline Ni-20Cr Coatings for High-Temperature Applications / K. Manjor, S. Harpreet, S. Narinder // Journal of Thermal Spray Technology. – 2014. – V. 23. – Р. 692-707.Structure and Tribological Properties of Ni-Cr-Al Based Gradient Coating Prepared by Detonation Spraying / В. Rakhadilov et al // Coatings. – 2021. – Vol. 11(2). – P. 218.Structure and Tribological Properties of Ni-Cr-Al Based Gradient Coating Prepared by Detonation Spraying / В. Rakhadilov et al // Coatings. – 2021. – Vol. 11(2). – P. 218.Sukhpal S.C. High temperature hot corrosion behaviour of NiCr and Cr3C2-NiCr coatings on T91 boiler steel in an aggressive environment at 750°C / S.C. Sukhpal, S.S. Hazoor, S.S. Buta // Surface and Coatings Technology. – 2012. – V. 206(19). – Р. 3839-3850.Sukhpal S.C. High temperature hot corrosion behaviour of NiCr and Cr3C2-NiCr coatings on T91 boiler steel in an aggressive environment at 750°C / S.C. Sukhpal, S.S. Hazoor, S.S. Buta // Surface and Coatings Technology. – 2012. – V. 206(19). – Р. 3839-3850.Madjid S. Corrosion of steel alloys in eutectic NaCl+Na2CO3 at 700 °C and Li2CO3 + K2CO3 + Na2CO3 at 450°C for thermal energy storage / S. Madjid, A. Theodore, W. Geoffery // Solar Energy Materials and Solar Cells. – 2017. – Vol. 170. – P. 48-59.Madjid S. Corrosion of steel alloys in eutectic NaCl+Na2CO3 at 700 °C and Li2CO3 + K2CO3 + Na2CO3 at 450°C for thermal energy storage / S. Madjid, A. Theodore, W. Geoffery // Solar Energy Materials and Solar Cells. – 2017. – Vol. 170. – P. 48-59.Niraj B. Accelerated hot corrosion studies of cold spray Ni–50Cr coating on boiler steels / В. Niraj, S. Harpreet, P. Satya // Materials & Design. – 2010. – Vol. 31(1). – P. 244-253.Niraj B. Accelerated hot corrosion studies of cold spray Ni–50Cr coating on boiler steels / В. Niraj, S. Harpreet, P. Satya // Materials & Design. – 2010. – Vol. 31(1). – P. 244-253.Lina M. Comparative review of different influence factors on molten salt corrosion characteristics for thermal energy storage / M. Lina, Zh. Cancan, W. Yuting // Solar Energy Materials and Solar Cells. – 2022. – Vol. 235. – P. 111485.Lina M. Comparative review of different influence factors on molten salt corrosion characteristics for thermal energy storage / M. Lina, Zh. Cancan, W. Yuting // Solar Energy Materials and Solar Cells. – 2022. – Vol. 235. – P. 111485.Xin R. High-temperature oxidation and hot corrosion behaviors of the NiCr–CrAl coating on a nickel-based superalloy / R. Xin, W. Fuhui, W. Xin // Surface and Coatings Technology. – 2005. – Vol. 198(1). – P. 425-431.Xin R. High-temperature oxidation and hot corrosion behaviors of the NiCr–CrAl coating on a nickel-based superalloy / R. Xin, W. Fuhui, W. Xin // Surface and Coatings Technology. – 2005. – Vol. 198(1). – P. 425-431.Investigation of high-temperature oxidation of homogeneous and gradient Ni-Cr-Al coatings obtained by detonation spraying / B. Rakhadilov et al // Coatings. – 2024. – Vol. 14(11). – P. 1-11.Investigation of high-temperature oxidation of homogeneous and gradient Ni-Cr-Al coatings obtained by detonation spraying / B. Rakhadilov et al // Coatings. – 2024. – Vol. 14(11). – P. 1-11.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.