Оглавление:
Методы ионно-плазменного напыления — это процесс покрытия, при котором расплавленные (или нагретые) материалы распыляются на область поверхности. В этом случае сырье нагревается электрическим (плазменным или дуговым) или химическим воздействием (пламя горения).
Термическое напыление может обеспечить толстое покрытие (диапазон толщины составляет от 20 мкм до нескольких мм в зависимости от процесса и сырья) на большой площади при высокой скорости осаждения по сравнению с другими процессами покрытия, такими как гальванопокрытие, физическое и химическое осаждение из паровой фазы.
Покрывающие материалы, доступные для термического напыления, включают металлы, сплавы, керамику, пластмассы и композиты. Их подают в порошковой или проволочной форме, нагревают до расплавленного или полумолированного состояния и ускоряют в направлении субстратов в форме частиц микрометра. Сжигание или электрический дуговой разряд обычно используется в качестве источника энергии для термического напыления. Результирующие покрытия создаются путем накопления многочисленных распыленных частиц. Поверхность может не нагреваться значительно, что позволяет покрывать легковоспламеняющиеся вещества.
Качество покрытия обычно оценивают путем измерения его пористости, содержания оксидов, макро- и микротвердости, прочности связи и шероховатости поверхности. Как правило, качество покрытия увеличивается с ростом скорости частиц. Различают несколько вариантов термического напыления:
- Плазменное опрыскивание
- Детонационное опрыскивание
- Нанесение проволочной дуги
- Распыление пламенем
- Высокоскоростное распыление окси-топливного покрытия
- Высокоскоростное воздушное топливо
- Теплое опрыскивание
- Холодное распыление
Установки ионно плазменного напыления
При осуществлении процесса под воздействием распыления пламенем и напыления проволочной дугой, скорости частиц обычно низкие (<150 м/с), а исходные материалы должны быть расплавлены для осаждения. Плазменное напыление, разработанное в 1970-х годах, использует высокотемпературную плазменную струю, создаваемую дуговым разрядом с типичной температурой 15000 К, что позволяет распылять огнеупорные материалы, такие как оксиды, молибден и т.д. Типичная система термического разбрызгивания состоит из следующих компонентов:
- Распылительной горелки (или пистолет-распылителя) – это основное устройство, обеспечивающее плавление и ускорение частиц, подлежащих осаждению
- Податчика — для подачи порошка, проволоки или жидкости к факелу через трубки.
- Подачи медикаментов — газы или жидкости для генерации пламени или плазменной струи, газы для переноса порошка и т.д.
- Робота — для управления факелом или подложками, которые должны быть покрыты
- Электропитания — часто автономное для факела
- Консоль управления — интегрированная или индивидуальная для всех вышеперечисленных
Пистолет-детонатор состоит из длинного водоохлаждаемого ствола с впускными клапанами для газов и порошка. Кислород и топливо (наиболее распространенный ацетилен) подаются в бочку вместе с зарядом порошка. Искра используется для воспламенения газовой смеси, и полученная детонация нагревается и ускоряет порошок до сверхзвуковой скорости через ствол. Импульс азота используется для продувки ствола после каждой детонации. Этот процесс повторяется много раз в секунду. Высокая кинетическая энергия частиц горячего порошка при ударе с подложкой приводит к накоплению очень плотного и сильного покрытия.