Газотермическое напыление
Газотермическое напыление (ГТН) называют процесс нанесения покрытий, основанный на нагреве до жидкого состояния и распыления его на изделие – подложку с помощью газовой струи.
Газотермическое напыление наносятся без существенного повышения температуры подложки, что исключает появление деформации напыленных деталей.
Классификация видов ГТИ приведена на рис.
Газотермическое напыление способы нанесения
Сущность газопламенного напыления заключается в расплавлении напыляемых материалов газовым пламенем и распыления их сжатым воздухом, рис.
В качестве горючего газа применяют ацетилен, пропан-бутан, природный газ и др. В качестве напыляемого материала применяют порошок, проволоку сплошного сечения и порошковую проволоку или стержни. Недостатками газопламенного напыления является низкое качество покрытий, обусловленное пониженной температурой пламени, малыми скоростями переноса частиц и большим содержанием окислов в покрытии.
Электрометаллизаторы значительно проще в управлении в сравнении с пламенными. При электродуговом напылении в качестве исходного материала используют проволоку.
Сущность электрометаллизационного напыления заключается в наплавлении проволоки электрической дугой и распылении расплавленного металла сжатым воздухом , рис а. Распыление сжатым воздухом приводит к значительному выгоранию компонентов и их окислению.
Высокочастотные металлизаторы, как и электродуговые, относятся к аппаратам проволочного типа. Нагрев проволоки осуществляют индуктированными в ней токами высокой частоты (ТВЧ),В качестве источника питания применяют ламповые генераторы ТВЧ (70-500 кГц). Схема распылительной головки приведена на рис б. Производительность высокочастотных металлизаторов в 1,5-2,5 раза выше производительности электрометаллизационных. Недостатками этого способа напыления являются низкий КПД установок (15-20%), относительно низкая прочность сцепления напыленного слоя с подложкой и др.
Технические характеристики газовых и электродуговых металлизаторов приведены в табл
.
Нанесение покрытий методом плазменного напыления
Одним из высокопроизводительных способов нанесения покрытий, при котором используется низкотемпературная плазма, является плазменное напыление.
Плазменное напыление представляет собой дальнейшее развитие техники металлизации распылением. Физическое понятие «плазма» было введено в1923 г. Лангмером для обозначения газообразного состояния, при котором газы становятся токопроводящими за счет ионизации атомов. При плазменном напылении в факеле струи встречаются электроны, ионы и нейтральные частицы. Для ионизации плазмы используют электрическую дугу, причем с целью повышения температуры дугу сжимают, чем резко повышают ее температуру. Температура аргоновой плазмы достигает 20 000 -23 000 ᴼС. Плазменное напыление находит широкое применение в тех отраслях машиностроения, где необходимо нанесением – различных стойких сплавов защитить детали машин от интенсивного износа, увеличить работоспособность изнашивающихся частей в несколько раз., защитить детали от коррозии, кавитации, абразивного износа, угара, тепловых ударов и др. Толщина напыленных слоев колеблется от 0,03 мм до нескольких миллиметров.
Напыленные покрытия обладают следующими преимуществами: высокой плотностью (даже при толщине слоя 0,03 мм водонепроницаемы); прочным сцеплением с основным материалом; гладкой поверхностью напыления, не требующей последующей механической обработки(шлифовки); сравнительно малым расходом напыляемого материала по сравнению с другими методами (наплавка, сварка и др).
Напыление производят порошком или проволокой. Схемы плазмотронов приведены на рис. Металлизацию проволокой производят независимой или зависимой дугой , рис б и в).
В качестве плазмообразующих газов применяют аргон, азот, аммиак, гелий и смеси аргона с водородом и другими газами, теплофизичекие свойства которых приведены в табл.
Лучшим газом, защищающим вольфрамовый электрод, является инертный газ аргон.
Материалы для напыления
Напыляемые материалы изготовляют в виде порошка или проволоки. Преимущества плазменного напыления порошкообразными материалами ( в сравнении с проволочными материалами) следующее: более однородная (без последующей обработки) и мелкая структура покрытия; возможность получения комбинированных покрытий и так называемых псевдосплавов смещением порошков из различных материалов; низкая стоимость.
Для плазменного напыления наиболее пригодны порошки сферической формы грануляцией 5-100 мкм. Химический состав и физические свойства напыляемых порошков приведены в табл.
