ХОЛОДНОЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ НАПЫЛЕНИЕ ПОКРЫТИЙ (обзор)

 

• 2022
• 2021
• 2020
• 2019
• 2018
• 2017
• 2016
• 2015
• 2014
• 2013

№1 | №2 | №3 | №4-5 | №6-7 | №8 | №9 | №10 | №11 | №12

dx.doi.org/ 10.18577/2307-6046-2020-0-8-77-93

УДК 621.793

Kozlov I.A., Leshchev K.A., Nikiforov A.A., Dyomin S.A.

ХОЛОДНОЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ НАПЫЛЕНИЕ ПОКРЫТИЙ (обзор)

Метод холодного газодинамического напыления (ХГН) позволяет наносить покрытия с широким набором функциональных свойств практически на любой материал подложки, восстанавливать геометрические размеры деталей, поврежденных в процессе эксплуатации, и проводить восстановление защитных противокоррозионных покрытий без трудоемкого демонтажа конструкции. Простота и технологичность процесса, мобильность установок для нанесения покрытий методом ХГН дают возможность применять данный метод как в промышленных условиях с использованием роботизированных систем, так и в «полевых» условиях

Ключевые слова: холодное газодинамическое напыление, порошковые материалы, ремонтные технологии, защитные покрытия, повышение износостойкости, установки «Димет», морфология покрытия, cold spray, powders, repair technologies, protective coatings, increase of wear resistance, Dimet installation, covering morphology.

Введение

В настоящее время в машиностроении для увеличения ресурса работы изделийпредъявляют повышенные требования к материалам, используемым для изготовления деталей и конструкций [1, 2]. Одним из перспективных направлений является улучшение характеристик материалов за счет нанесения функциональных покрытий, в том числе увеличение коррозионной стойкости материла, износостойкости и защита от механических повреждений, а также предоставление возможности локального ремонта изделий без демонтажа конструкции [3]. При этом предпочтение отдается технологиям, которые не оказывают негативного воздействия на наносимую поверхность. Технология холодного газодинамического напыления (ХГН) является наиболее динамично развивающимся методом для нанесения защитных покрытий и придания различных функциональных свойств материалам [4, 5].

Формирование покрытий методом холодного газодинамического напыления осуществляется в результате предварительного ускорения напыляемых частиц до сверхзвуковой скорости и их соударения с материалом-подложкой с последующей пластической деформацией [6].

Придание высоких скоростей и большой кинетической энергии частицам происходит за счет особенности конфигурации сопла Лаваля, что дает возможность формировать металлические покрытия при температурах, существенно меньше их температуры плавления [7]. Покрытия, полученные методом ХГН, не только имеют повышенную адгезию к металлическим поверхностям, но и обеспечивают различным конструктивным материалам широкий набор функциональных свойств [8].

Рассматриваемый метод отличается от газотермических систем напыления, например высокоскоростного напыления (HVOF – High Velocity Oxygen Fuel), высокой скоростью газового потока и относительно низкими температурами процесса. Отсутствие высоких температур при проведении процесса ХГН дает возможность применять этот метод для термочувствительных подложек [9]. На рис. 1 представлена диаграмма для современных технологий напыления металлов.

 

 

Рис. 1. Сравнение температуры и скорости частиц при различных методах напыления покрытий

 

При напылении покрытий HVOF плазменным или детонационным методами рабочие температуры достигают или превышают температуру плавления металлических частиц, что приводит к их расплавлению, сжатию после охлаждения и, как следствие, возникновению остаточных растягивающих напряжений в покрытии.

При использовании ХГН частицы не достигают температуры плавления и при напылении формируют сжимающее остаточное напряжение за счет кинетической энергии соударения с поверхностью [10].

Холодное газодинамическое напыление – это общее название процесса. Можно встретить также такие названия, как кинетическая металлизация и динамическая металлизация [11].

Явление формирования покрытий методом ХГН было исследовано в России в начале 1980-х гг. Группа ученых Института теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) разработала способ нанесения металлических покрытий при помощи ускорения частиц до сверхзвуковых скоростей. Это привело к разработке двух патентов СССР – изобретениям метода и устройства для ускорения металлических частиц газом с высоким давлением при температурах, значительно меньших температуры плавления частиц, для формирования беспористого покрытия с высокой адгезией к подложке [12, 13].

В 1994 г. был получен патент в США. Процесс нанесения покрытий назвали холодным газодинамическим напылением, позволяющим напылять разнообразные материалы – металлы, сплавы, полимеры и их смеси. С тех пор выпущено множество патентов, но эти три стали основными в области ХГН [14].

Основной целью данных изобретений является разработка способа и устройства для напыления покрытий для придания поверхности изделий необходимого уровня свойств (снижение пористости, повышение твердости, прочности, коррозионной стойкости). Поставленную задачу решали путем введения в поток газа порошков металлов с размером частиц от 1 до 50 мкм для образования газопорошковой смеси. Плотность массового расхода частиц составляла от 0,05 до 17 г/(с·см²) в зависимости от режима напыления. Скорость газового потока для внедрения металлических частиц в структуру подложки находилась в пределах от 300 до 1200 м/с. Придание ускорения газопорошковой смеси обеспечивает высокий уровень кинетической энергии частиц порошка.

При столкновении напыляемых частиц с поверхностью изделия происходили их пластическая деформация и образование прочных адгезионных связей с подложкой.

Применение мелкодисперсных порошков способствовало уменьшению объема микрополостей и созданию более однородной структуры, что приводит к повышению коррозионной стойкости, твердости и адгезии покрытий.

В период с 1980 по 2020 г. выпущено в общей сложности более 150 патентов в области ХГН-покрытий.

Как показал анализ отобранных охранных документов и научно-технической документации, исследования по разработке функциональных покрытий, наносимых методом ХГН, проводятся практически во всех промышленно развитых странах мира.

За последние 20 лет наибольшая изобретательская активность в области технологий ХГН-покрытий наблюдается в России, Германии, Китае и США [15].

В 2008 г. в США выпущен стандарт MIL-STD-3021 «Напыление материалов. Холодное газодинамическое напыление», который описывает процесс работы метода ХГН, а также методы испытаний покрытий и применяется при восстановлении изделий военной техники с помощью ХГН [16].

Данная область нанесения покрытий также осваивается разработчиками из Японии, Республики Кореи, Индии, Австрии и Австралии [17].

На рис. 2 представлен график изобретательской активности в области технологий ХГН-покрытий.

 

 

Рис. 2. Изобретательская активность в области технологий ХГН-покрытий за последние
20 лет [15–17]

Основными тенденциями развития технологий ХГН являются повышение производительности и автоматизация процесса напыления покрытий за счет разработки новых автоматизированных систем и исследования современных порошковых материалов для придания различных функциональных свойств деталям и изделиям.

 

Конструктивные особенности установок для напыления

покрытий методом ХГН

Устройство для напыления покрытий методом ХГН содержит: дозирующий питатель; корпус, включающий бункер для порошка в виде барабана, имеющего углубления на цилиндрической поверхности; смесительную камеру, снабженную соплом для ускорения частиц порошка (рис. 3, а).

Сопло сообщается со смесительной камерой и источником сжатого газа. Контроллер подачи частиц порошка обеспечивает желаемую скорость его потока во время нанесения покрытия, а перегородка, установленная на дне бункера, предотвращает попадание частиц порошка в пространство между барабаном и корпусом дозирующего устройства, что может привести к заклиниванию барабана.

Сопло, имеющее профилированный проход, позволяет придавать газовому потоку сверхзвуковую скорость. Для увеличения производительности процесса и управления скоростью смеси газа и порошка со сверхзвуковой струей, устройство содержит элемент для нагрева сжатого газа с системой регулирования его температуры (рис. 3, б). Предпочтительно, чтобы нагревательные средства были снабжены нагревательным элементом, изготовленным из резисторного сплава, что даст возможность уменьшить габаритные размеры нагревательного средства и его массу [18–22].

 

 

Рис. 3. Устройство для нанесения покрытия на поверхность изделия:

а – общий вид; б – вариант устройства, имеющего модуль нагрева газа, соединенный параллельно с дозирующим питателем

 

Существует две разновидности технологии ХГН, обеспечивающие формирование сплава на обрабатываемой поверхности при разной начальной скорости порошковой смеси. Различной скорости потока частиц добивались за счет давления газа. Поэтому на сегодняшний день установки для напыления металлов делятся на два вида: ХГН с низким давлением и ХГН с высоким давлением [23].

Основное отличие сверхзвукового сопла для этих технологий заключается в том, что при напылении с низким давлением порошок поступает перпендикулярно газовому потоку прямо в сопло, а при технологии с высоким давлением в сопло поступает газопорошковая смесь (рис. 4) [24].

 

Рис. 4. Установки для нанесения ХГН-покрытий с высоким (а) и низким давлением (б)

 

При напылении с высоким давлением воздух (или газ – азот, гелий) под давлением ~70 ат нагревается до температуры от 400 до 1100 °С и смешивается с порошком, после чего газопорошковая смесь поступает в сопло. После расширения газа внутренняя энергия газопорошковой смеси преобразуется в кинетическую энергию, которая при уменьшении температуры газа ускоряет его поток к сверхзвуковому режиму (1000 м/с) и направляется на подложку, формируя покрытие. Покрытие может быть сформировано из таких систем материалов, как металлы и их сплавы, металлокомпозиты, керамика, металлокерамика, полимеры, наноматериалы [25, 26].

При напылении с низким давлением воздух (или азот) при относительно низком давлении (5–10 ат) поступает в сверхзвуковое сопло и нагревается в нем до температуры 550 °С, ускоряется до 600 м/с и направляется на подложку из металла, стекла или керамики [27].

Добавление в металлопорошковую смесь керамических частиц карбида кремния SiC или корунда Al₂O₃ способствует активации поверхности подложки, улучшению адгезии, а также формированию более плотных и беспористых покрытий [28].

Конструктивные особенности сопла определяют производительность и качество нанесения ХГН-покрытий [29]. Существует оптимальная степень расширения для ускорения частиц около 4 и 6,25 для сопла с расходящейся длиной 100 и 40 мм.

Помимо традиционного сопла Лаваля, в соответствии с конфигурацией детали и материалом сырья, разработано множество модификаций сопла (цилиндрические и прямоугольные) [30].

Для увеличения кинетической энергии напыляемых частиц разработана система подогрева воздуха. Сжатый воздух поступает в нагреватель, нагревается там до температуры от 100 до 300 °С, а затем поступает в сопло, создавая разрежение и смешиваясь с напыляемым материалом [31].

В настоящее время для повышения эффективности труда и качества нанесения покрытий на сложнопрофильные детали на производствах внедряются автоматизированные системы для нанесения ХГН-покрытий.

 

Рис. 5. Автоматизированные комплексы для нанесения ХГН-покрытий

 

На рис. 5 представлены установки ХГН с низким и высоким давлением для нанесения металлических покрытий на поверхности деталей [32–34]. Комплексы, как правило, состоят из установки для напыления, сканирующего (роботизированного) устройства, фильтро-вытяжного устройства, пылезащитной камеры и стойки [31].

 

Механизм формирования ХГН-покрытий

Исходный порошок для нанесения ХГН-покрытий состоит из частиц различной дисперсности и массы, поэтому не все частицы ускоряются до критических скоростей, при которых происходит их внедрение в поверхность подложки и формирование покрытия. Крупные частицы часто не достигают критической скорости и при сближении с поверхностью отскакивают от нее. Эффективность напыления таких частиц составляет при этом до 95% [35–37].

На рис. 6 показана последовательность деформации медной частицы, напыленной со скоростью 650 м/с, на алюминиевую подложку. В процессе напыления происходит эрозионный износ подложки, внедрение и деформация частицы напыляемого материала и формирование адгезионного контакта на поверхности. Последующие частицы формируют покрытие в месте контакта с внедренной частицей. Этот процесс сопровождается локальным повышением температуры на границе раздела частиц без достижения температуры плавления напыляемого материала [38–40].

 

 

Рис. 6. Схема взаимодействия медной частицы с алюминиевой подложкой при напылении методом ХГН

 

Наиболее важным параметром при холодном напылении является скорость частиц – именно от ее величины зависят адгезия, пористость, микротвердость покрытий и др. [41].

Процесс нанесения ХГН-покрытия может сопровождаться эрозионными процессами, которые наблюдаются при скорости частиц от 500 до 600 м/с. При превышении данных значений скорости происходит пластическая деформация частиц и формируется адгезионный контакт с материалом подложки [42].

Помимо скорости частиц, важным параметром при нанесении ХГН-покрытий является критическая величина расхода частиц. При расходе порошка больше критической величины, частицы прочно сцепляются с поверхностью изделия и между собой, образуя в напыленном слое плотную структуру покрытия [43].

На рис. 7 представлены микрофотографии поверхности образца и его поперечного шлифа, сформированного при напылении алюминиевых частиц размером от 20 до 40 мкм [44].

 

 

Рис. 7. Микрофотографии внешнего слоя на поверхности образца (а) и поперечного шлифа покрытия (б), сформированного при напылении алюминиевых частиц

 

На поверхности образца (рис. 7, а) наблюдается развитая шероховатость вследствие применения частиц корунда в составе напыляемого материала для получения плотно сцепленных между собой частиц алюминия. На поперечном шлифе (рис. 7, б) сквозная пористость отсутствует – покрытие однородно по всей толщине слоя и имеет прочное сцепление с материалом подложки [45].

Для получения качественных, беспористых, с высокой адгезией ХГН-покрытий необходимо, чтобы скорость частиц напыляемого материала достигала 600 м/с для мягких и пластичных материалов (Cu, Al, Zn) и больше 1000 м/с для формирования покрытий из твердых и тугоплавких материалов (W, Ti, Co, Ni) [46]. Для активации поверхности и формирования более плотного покрытия в составе порошка должны присутствовать
керамические частицы (Al₂O₃, SiC) [47].

 

Системы материалов для напыления методом ХГН

В настоящее время активно ведется разработка новых порошковых материалов и технологии их напыления. Ее особенностью является возможность нанесения металлического порошка на несовместимые для сварки и пайки металлы. Кроме того, данная технология используется для придания материалу функциональных свойств, таких как износостойкость, защита от коррозии, а также для создания жаростойких покрытий [48].

 

Металлические материалы

При нанесении покрытий методом ХГН используются как металлы, так и их сплавы. Согласно основам кристаллографии, материалы, применяемые при данном методе, можно разделить на следующие группы:

– металлы с гранецентрированной кубической решеткой (ГЦК): Al, Cu, Ni и γ-Fe;

– металлы с объемноцентрированной решеткой (ОЦК): Ta, W, Mo, Cr и α-Fe;

– металлы с гексагональной плотноупакованной решеткой (ГПУ): Zn, Mg, Co и Ti.

Большая часть исследований процесса холодного газодинамического напыления сосредоточена на пластичных металлах, таких как алюминий, медь, стали, сплавы на никелевой основе [49–52]. Это ограничение основывается на том, что напыляемые твердые частицы должны пластически деформироваться при соударении для создания металлических связей на отдельных участках пятна контакта. Для этого напыляемая частица должна быть в свою очередь достаточно пластична, чтобы могла произойти пластическая деформация [53].

Для получения антикоррозионных покрытий методом ХГН в основном применяют такие материалы, как алюминий, цинк и их сплавы [54].

Для повышения коррозионной стойкости конструкционных сталей используют смесь порошков алюминия и цинка с добавлением корунда. Полученное покрытие обладает защитными свойствами, в 3 раза превышающими свойства гальванического цинкового покрытия [55].

Для увеличения коррозионной стойкости полученного покрытия проводят термообработку в печи при температуре 480–500 °С с выдержкой 10–15 мин [56].

Для уменьшения шероховатости и упрочнения восстановленной детали после холодного газодинамического напыления производят механическую и безабразивную ультразвуковую финишную обработки поверхности.

Для получения повышенных значений твердости и износостойкости осуществляют микродуговое оксидирование детали [57].

Следует отметить, что для повышения износостойкости и коррозионной стойкости были разработаны следующие сплавы:

– на основе алюминия – для наноструктурированных покрытий, включает железо, кремний и отличается тем, что дополнительно содержит цинк, олово, титан и церий [58];

– на основе никеля – для нанесения износо- и коррозионностойких покрытий на конструкционные элементы, содержащие в своей структуре лантаноиды и тугоплавкие металлы из группы W, Re, Ta [59].

 

Металлокомпозитные материалы

В настоящее время возникла потребность в увеличении трибологических свойств покрытий. Для этого необходимы материалы с высокой твердостью. Однако такие материалы очень сложно наносить из-за их низких характеристик пластичности [60]. Для решения этой проблемы в структуру пластичной деформируемой металлической матрицы добавляют твердые частицы интерметаллидов [61].

Из-за низкой температуры нанесения ХГН никаких существенных реакций при распылении смешанных порошков не происходит. При напылении покрытий на основе металлокомпозитных материалов формируется покрытие с высокой плотностью и низким содержанием кислорода [62].

В случае двух металлов, формирующих металлокомпозит, термообработка позволяет управлять составом интерметаллидных соединений и получать покрытия с заданным уровнем свойств. Для получения покрытий с повышенными твердостью и износостойкостью в металлическую матрицу добавляют керамические частицы [63].

Металлокомпозит, в зависимости от включенных материалов, имеет различные сферы применения. Эта область разделена на две категории. В первой группе основными компонентами являются металлы, а во второй – металлические и твердые частицы [64].

В качестве примера рассмотрим несколько вариантов покрытий на основе металлокомпозитов.

С целью создания беспористого, твердого материала с высокими трибологическими характеристиками использовали материал на основе системы Ti–Al. После нанесения покрытия проведена термическая обработка. Результаты испытаний показали, что последующая термическая обработка покрытия преобразовывает осажденный материал Ti/Al в интерметаллид.

Проведены исследования и по напылению алюминиевого порошка на никелевую подложку. После отжига образовались интерметаллидные соединения Al₃Ni и Al₃Ni₂, что значительно повысило твердость покрытия [65].

Кроме того, проведены исследования по нанесению на подложку из углеродистой стали тугоплавкого материала на основе кобальта с добавлением порошка никеля. Толщина покрытия составила 25 мкм, частицы обладали достаточно высокой пластической деформацией в процессе нанесения, модуль упругости превышал 6 ГПа. Добавление пластичного никелевого порошка в тугоплавкий материал на основе кобальта уменьшило твердость и увеличило плотность покрытия [66].

Порошки вольфрама и меди в соотношении 75W:25Cu в % (по массе) измельчили в шаровой мельнице, а полученный порошок нанесли на подложку из низкоуглеродистой стали методом ХГН. Нанесенные покрытия обладали высокими плотностью, твердостью и низкой пористостью [67].

На сегодняшний день нанесение покрытий из металлокомпозитных материалов методом ХГН является одним из самых изучаемых направлений в этой области. При использовании этих материалов возможно достичь уникальных поверхностных свойств для целого ряда изделий [68].

 

Металлокерамические и керамические материалы

Керамические частицы обычно используют для улучшения плотности покрытия и его механических характеристик. В настоящее время получены такие металлокомпозиции, как NiCr+Cr₂C₃, WC+Co, Al+SiC [69, 70].

Для повышения износостойкости и микротвердости получаемых покрытий предлагается использование частиц карбидов, в частности карбида вольфрама, диаметром от 5 до 50 мкм. Более мелкие частицы внедряются в состав покрытия, крупные частицы за счет кинетической энергии соударения обеспечивают адгезию основного напыляемого металла [71].

Для повышения стойкости ХГН-покрытий к окислению проанализированы покрытия на основе карбида кремния SiC, нанесенные на подложку из никель-хромового сплава Inconel методом ХГН при высоких температурах. Покрытие формируется за счет пластической деформации подложки при нанесении керамических частиц (рис. 8). В зависимости от состава сплава на поверхности формируется слой оксидов Al₂O₃ или Cr₂O₃, который защищает подложку от дальнейшего окисления [72].

 

 

Рис. 8. Взаимодействие частиц карбида кремния (SiC) с подложкой из сплава Inconel 625

Основная проблема при напылении твердых керамических частиц состоит в эрозионном разрушении внутренней части сопла, а следовательно, и попадании частиц сопла в формируемое покрытие [73, 74].

Напыление керамических частиц перспективно для получения твердых и износостойких покрытий на мягких подложках, а также для улучшения стойкости к окислению материалов на основе никелевых сплавов, работающих при высоких температурах [75].

 

Покрытия на полимерных материалах

Полимерные материалы широко применяются во многих отраслях промышленности в качестве покрытий, пены, упаковочных материалов, промышленных текстильных волокон, соединений, электронных устройств, биомедицинских и оптических устройств [76].

Особенно интересны для технических сфер применения металлические покрытия, нанесенные на подложку из пластмасс, тканей и композиционных материалов. Композиционные материалы с полимерной матрицей широко используются в авиакосмической и военной промышленности из-за их низкой плотности, высокой прочности и других уникальных свойств, таких как высокая формуемость и обрабатываемость [77].

Поверхностная металлизация подложки из композиционного материала с полимерной матрицей является эффективным методом для улучшения поверхностных свойств. Технология позволяет достигнуть таких специальных свойств, как электропроводность, теплопроводность, эрозионная стойкость и защита от радиации. Исследования показали, что процесс ХГН дает возможность наносить металлические покрытия на неметаллическую подложку – в частности, проводили металлизацию углеродного волокна с помощью метода ХГН [78].

Крайне важно было покрыть поверхность углеродного волокна электрически проводящим материалом для предотвращения повреждений от ударов молнии. Поэтому алюминий наносили в качестве промежуточного слоя: тонкий слой – плазменным напылением, а затем – методом ХГН. Таким образом, промежуточный слой улучшил пластическую деформацию частиц алюминия, наносимых методом ХГН. Такой метод обладает большим потенциалом для нанесения молниезащитных покрытий на элементы фюзеляжа самолета [79].

 

Нанопорошковые материалы

Наноструктурные порошки обладают высокими прочностью, износостойкостью и повышенной пластичностью при низких температурах.

Существует множество методов получения нанопорошков, таких как осаждение из паровой фазы, распыление расплава, механическое измельчение, высокотемпературный синтез и т. д. [80].

Одним из направлений развития порошков для нанесения методом ХГН является создание способа получения слоя, состоящего из металлической основы, покрытой пластиком. В данном случае пластик прочно связан с металлическими частицами. При напылении пластик ускоряется со скоростью аналогичной скорости металлических частиц, тем самым формируя двухфазный слой. Перспективным направлением является напыление фторопластов методом ХГН. Фторопласты обладают повышенными гидрофобными и антипригарными свойствами. Кроме того, эти полимеры термически стабильны (вплоть до 350 °С) в зависимости от состава и обладают высокой химической стойкостью. Данные свойства могут использоваться при получении композиционного материала, например никель-фторполимера, который будет обладать вышеуказанными свойствами [81].

Область применения метода ХГН

В машиностроении покрытия чаще всего применяются с целью защиты поверхности детали или придания ей функциональных свойств. Метод ХГН позволяет наносить покрытия толщиной от 20 мкм до возможности устранения дефектов (рыхлоты, каверны, сколы), а также используется для нанесения покрытий на термочувствительные подложки [82].

Далее приведены существующие и перспективные области применения ХГН-покрытий.

 

Нанесение антикоррозионных покрытий

Для защиты от атмосферной коррозии стальных деталей наибольшее распространение получили цинковые покрытия. Для защиты деталей, эксплуатирующихся при температурах от 300 до 500 °С, применяются покрытия на основе алюминия. Для защиты при более высоких температурах используются никелевые покрытия. За счет обеспечения катодной электрохимической защиты стальных деталей ХГН-покрытия на основе порошков цинка, алюминия или их смесей по антикоррозионным свойствам превосходят лакокрасочные покрытия.

 

 

Рис. 9. Применение технологии ХГН в качестве антикоррозионной защиты:

а – восстановление противокоррозионной защиты; б – протекторная защита на трубе

 

Технология нанесения покрытий методом ХГН эффективна для антикоррозионной защиты деталей и позволяет наносить покрытия на сложнопрофильные детали, а также на локальные участки поверхности с коррозионными поражениями (рис. 9, а). Для эффективной защиты от коррозии свариваемых стальных труб возможно нанесение алюминиевого или цинкового покрытия в виде протекторных колец вблизи сварного шва (рис. 9, б) [83].

 

Ремонт и восстановление

геометрических размеров и свойств изделий

Возможность локального нанесения ХГН-покрытий открывает широкие возможности для восстановления геометрических и линейных размеров деталей и узлов машин. Низкая температура при нанесении покрытий позволяет восстанавливать размеры деталей без фазовых превращений и создания внутренних напряжений в структуре металла, которые приводят в конечном итоге к деформации изделия. При этом технология обеспечивает возможность локального напыления на поверхность детали, без затрагивания бездефектных участков [83].

На рис. 10 представлены примеры восстановления геометрических размеров и свойств изделий.

 

Рис. 10. Примеры восстановления геометрических размеров и свойств изделий:

а, б – восстановление панели самолета; в, г – устранение литьевого дефекта чугунной отливки

 

Герметизация течей жидкостей и газов

Низкая пористость и газопроницаемость покрытий, наносимых с помощью технологии ХГН, позволяют эффективно их использовать для герметизации и устранения течей трубопроводов; теплообменников; сосудов, работающих под давлением; элементов криогенных систем; систем охлаждения и т.  п. (рис. 11) [84].

 

 

Рис. 11. Герметизация течей теплообменников испарителя (а) и автокондиционера (б)

 

Нанесение электропроводящих покрытий

Для улучшения электропроводящих свойств металлических поверхностей применяется нанесение медных покрытий (рис. 12). Технология ХГН позволяет создавать электропроводящие покрытия не только на металлических поверхностях, но и на подложках, не проводящих электрический ток, – например, стекле или керамике.

 

 

Рис. 12. Примеры нанесения электропроводящих покрытий при омеднении алюминиевых соединительных элементов (а) и стальных электродов (б)

 

Антизадирные, антифрикционные покрытия

Технология ХГН успешно используется для нанесения покрытий непосредственно на резьбовые участки соединений. Нанесение медных или цинковых покрытий позволяет предотвратить «схватывание» резьбового соединения. Кроме того, применение протекторных покрытий обеспечивает герметичность соединения и защиту от коррозии в случае попадания влаги или коррозионно-агрессивных электролитов (рис. 13, а).

 

 

Рис. 13. Применение ХГН в качестве антизадирных (а) и антифрикционных покрытий при восстановлении подшипника (б)

 

Оборудование для нанесения ХГН-покрытий может использоваться для нанесения антифрикционных покрытий на подшипники скольжения. С целью повышения износостойкости применяются как мягкие материалы (баббиты, медь), так и твердые металлокомпозиты на основе системы «карбид вольфрама–кобальт» (рис. 9, б) [85].

 

Заключения

Привлекательность и прогрессивность покрытий, нанесенных методом ХГН, обусловлена простотой их нанесения и уникальными свойствами формируемых слоев на поверхности металла, сочетающих высокую адгезию и возможность придания широкого спектра функциональных свойств различным материалам. Технологии нанесения покрытий методом ХГН являются перспективными для восстановления геометрических размеров изношенных деталей и формирования защитных антикоррозионных покрытий на конструктивных элементах, изготовленных из низколегированных сталей.

В настоящее время метод ХГН активно развивают в научно-исследовательских институтах, университетах и корпорациях более чем в 10 странах мира и во многих компаниях в Европе, Азии и Америке.

Основной тенденцией развития в области ХГН является создание более компактных и мобильных установок для локального восстановления участков с механическим повреждением или восстановления противокоррозионной защиты. Ведутся также научные исследования по разработке порошковых композиций для придания различных функциональных свойств материалам.

ЛИТЕРАТУРА REFERENCE LIST

1. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
2. Каблов Е.Н., Старцев О.В. Фундаментальные и прикладные исследования коррозии и старения материалов в климатических условиях (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2015. №4. (37) С. 38–52. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-4-38-52.
3. Каблов Е.Н., Старцев О.В., Медведев И.М. Обзор зарубежного опыта исследований коррозии и средств защиты от коррозии // Авиационные материалы и технологии. 2015. №2 (35). С. 76–87. DOI: 10.18577//2071-9140-2015-0-2-76-87.
4. Каблов Е.Н., Никифоров А.А., Демин С.А., Чесноков Д.В., Виноградов С.С. Перспективные покрытия для защиты от коррозии углеродистых сталей // Сталь. 2016. №6. С. 70–81.
5. Виноградов С.С., Никифоров А.А., Демин С.А., Чесноков Д.В. Защита от коррозии углеродистых сталей // Авиационные материалы и технологии. 2017. №S. С. 242–263. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-242-263.
6. Абиев Р.Ш., Бибик Е.Е., Власов Е.А. и др. Новый справочник химика и технолога. Электродные процессы. Химическая кинетика и диффузия. Коллоидная химия. СПб.: Профессионал, 2004. 838 с.
7. Koktsinskaya E.M., Roshal A.G. et al. Aging Tests of the High Current Aluminum–Copper Contact Connections in the ITER DC Busbar System // IEEE Transactions on Plasma Science. 2014. Vol. 42. Is. 3. P. 443–448.
8. Косарев В.Ф., Алхимов А.П. Технология, оборудование, инструменты // Обработка металлов. 2003. №3. С. 28–30.
9. Алхимов А.П., Гулидов А.И., Косарев В.Ф., Нестерович Н.И. Особенности деформирования микрочастиц при ударе о твердую преграду // Прикладная механика и техническая физика. 2000. Т. 41. №1. С. 204–209.
10. Алхимов А.П., Клинков С.В., Косарев В.Ф., Фомин В.М. Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика. М.: Физматлит, 2010. 536 с.
11. Katanoda H., Fukuhara M., Iino N. Numerical study of combination parameters for particle impact velocity and temperature in cold spray // Journal of Thermal Spray Technology. 2007. Vol. 16. No. 5–6. P. 627–633. DOI: 10.1007/s11666-007-9087-7.
12. Алхимов А.П., Косарев В.Ф., Папырин А.Н. Метод «холодного» газодинамического напыления // Доклады Академии наук СССР. 1990. Т. 315. №5. С. 1062–1065.
13. Устройство для нанесения покрытий напылением: пат. 1674585 Рос. Федерация; заявл. 19.10.89; опубл. 15.05.93.
14. Gas dynamic spraying method for applying a coating: pat. US5302414A; filed 19.05.90; publ. 12.04.94.
15. Champagne V., Helfritch D. A demonstration of the antimicrobial effectiveness of various copper surfaces // Journal of Biological Engineering. 2013. Vol. 7. P. 1–8. URL: www.jbioleng.org/content/7/1/8 (дата обращения: 15.03.2020).
16. Rokni M.R., Nutt S.R., Widener C.A. et al. Review of relationship between particle deformation, coating microstructure, and properties in high-pressure cold spray // Journal of Thermal Spray Technology. 2017. Vol. 26. P. 1–6.
17. Irissou E., Legoux J.-G., Ryabinin A. et al. Review of cold spray process and technology: part I – intellectual property // Journal of Thermal Spray Technology. 2008. Vol. 17. No. 4. P. 495–516.
18. Moridi A., Hassani-Gangaraj S., Guagliano M., Dao M. Cold spray coating: review of material systems and future perspectives // Surface Engineering. 2014. Vol. 36. No. 6. P. 369–395.
19. Gärtner F., Stoltenhoff T., Schmidt T., Kreye H. The cold spray process and its potential for industrial applications // Journal of Thermal Spray Technology. 2006. Vol. 15. No. 2. P. 223–232.
20. Champagne V., Helfritch D. Mainstreaming cold spray – push for Applications // Surface Engineering. 2014. Vol. 30. No. 6. P. 396–403.
21. Van Steenkiste T., Smith J. Evaluation of coatings produced via kinetic and cold spray processes // Journal of Thermal Spray Technology. 2004. Vol. 13. No. 2. P. 274–282.
22. Marx S., Paul A., Köhler A., Hüttl G. Cold spraying: innovative layers for new applications // Journal of Thermal Spray Technology. 2006. Vol. 15. No. 2. P. 177–183.
23. Champagne V., Helfritch D. The unique abilities of cold spray deposition // International Materials Reviews. 2016. Vol. 61 (7). P. 437–455. DOI: 10.1080/09506608.2016.1194948.
24. Champagne V., Helfritch D., Leyman P., Grendahl S., Klotz B. Interface material mixing formed by the deposition of copper on aluminum by means of the cold spray process // Journal of Thermal Spray Technology. 2005. Vol. 14. No. 3. P. 330–334.
25. Champagne V., Helfritch D., Dinavahi S., Leyman P. Theoretical and experimental particle velocity in cold spray // Journal of Thermal Spray Technology. 2011. Vol. 20. No. 3. P. 425–431.
26. Ning X.-J., Jang J.-H., Kim H.-J. The effects of powder properties on in-flight particle velocity and deposition process during low pressure cold spray process // Applications, Surface Engineering. 2007. Vol. 253. No. 18. P. 7449–7455.
27. Jodoin B., Raletz F., Vardelle M. Cold spray modeling and validation using an optical diagnostic method // Surface and Coatings Technology. 2006. Vol. 200. Is. 14–15. P. 4424–4432.
28. Schmidt T., Assadi H., Gartner F. et al. From particle acceleration to impact and bonding in cold spraying // Journal of Thermal Spray Technology. 2009. Vol. 18. No. 5–6. P. 794–808.
29. Lupoi R. Current design and performance of cold spray nozzles: experimental and numerical observations on deposition efficiency and particle velocity // Surface Engineering. 2014. Vol. 30.
No. 5. P. 316–322.
30. Assadi H., Schmidt T., Richter H. et al. On parameter selection in cold spraying // Journal of Thermal Spray Technology. 2011. Vol. 20. No. 6. P. 1161–1176.
31. Li W.-Y., Liao H., Douchy G., Coddet C. Optimal design of a cold spray nozzle by numerical analysis of particle velocity and experimental validation with 316L stainless steel powder // Materials and Design. 2007. Vol. 28. No. 7. P. 2129–2137.
32. Li W.-Y., Liao H., Wang H.-T. et al. Optimal design of a convergent-barrel cold spray nozzle by numerical method // Applied Surface Science. 2006. Vol. 253. P. 708–713.
33. Huang G., Gu D., Li X. et al. Numerical simulation on syphonage effect of laval nozzle for low pressure cold spray system // Journal of Materials Processing Technology. 2014. Vol. 214. P. 2497–2504.
34. Dykhuizen R.C., Smith M.F. Gas dynamic principles of cold spray // Journal of Thermal Spray Technology. 1998. Vol. 7. No. 2. P. 205–212.
35. Li W.Y., Zhang D.D., Huang C.J. et al. Modelling of impact behaviour of cold spray particles: review // Surface Engineering. 2014. Vol. 30. No. 5. P. 299–308.
36. Li W.Y., Zhang C., Li C.J., Liao H.L. Modelling aspects of high velocity impact of particles in cold spraying by explicit finite element analysis // Journal of Thermal Spray Technology. 2009. Vol. 18. No. 5–6. P. 921–933.
37. Rahmati S., Ghaei A. The use of particle/substrate material models in simulation of cold-gas dynamic-spray process // Journal of Thermal Spray Technology. 2014. Vol. 23. No. 3. P. 530–540.
38. King P., Bae G., Zahiri S. et al. An experimental and finite element study of cold spray copper impact onto two aluminum substrates // Journal of Thermal Spray Technology. 2010. Vol. 19. No. 3. P. 620–634.
39. Assadi H., Gartner F., Stoltenhoff T., Kreye H. Bonding mechanism in cold gas spraying // Acta Materialia. 2003. Vol. 51. No. 15. P. 4379–4394.
40. Ghelichi R., Bagherifard S., Guagliano M., Verani M. Numerical simulation of cold spray coating // Surface and Coatings Technology. 2011. Vol. 205. P. 5294–5301.
41. Moridi A., Hassani-Gangaraj S.M., Guagliano M. A hybrid approach to determine critical and erosion velocities in the cold spray process // Applied Surface Science. 2013. Vol. 273. P. 617–624.
42. Vucko M.J., King P.C., Poole A.J. et al. Cold spray metal embedment: an innovative antifouling technology // The Journal of Bioadhesion and Biofilm Research. 2012. Vol. 28. No. 3. P. 239–248.
43. King P., Vucko M. , Poole A. et al. Cold spray antifouling of marine seismic streamers, CSIRO Wealth From Oceans Flagship. URL: https://publications.csiro.au/rpr/download?pid=csiro:EP124574&dsid=DS1 (дата обращения: 07.03.2020).
44. Tapphorn R., Henness J., Gabel H. Direct write of antenna aperstructures and electronic interconnects using kinetic metallization // Proceedings of the International Thermal Spray Conference. Las Vegas, 2009. P. 589–595.
45. Helfritch D., Champagne V. Electromagnetic interference shielding by cold spray deposition // Journal of Advanced Materials. 2008. Vol. 40. No. 1. P. 20–26.
46. Rastjagaev E., Wilde J., Wielage B. et al. Development and testing of cold gas sprayed circuit boards for power electronics applications // Proceedings of 7th International Conference on Integrated Power Electronics Systems. Nuremberg, 2012. P. 154–159.
47. Ajdelsztajn L., Jodoin B., Richer P. et al. Cold gas dynamic spraying of iron-base amorphous alloy // Journal of Thermal Spray Technology. 2006. Vol. 15. No. 4. P. 495–500.
48. Henao J., Concustell A., Cano I. et al. Influence of cold gas spray process conditions on the microstructure of Fe-based amorphous coatings // Journal of Alloys and Compounds. 2015. Vol. 622. P. 995–999.
49. Lee K.A., Jung D.J., Park D.Y. et al. Study on the fabrication and physical properties of cold sprayed, Cu-based amorphous coating // Journal of Physics: Conference Series. 2009. Vol. 144. P. 12–15.
50. Koh P.K., Cheang P., Loke K. et al. Deposition of amorphous aluminium powder using cold spray // Thermal Spray 2012: Proceedings from the International Thermal Spray Conference and Exposition. Houston, 2012. P. 22–24.
51. Li C.-J., Yang G.-J., Gao P.-H. et al. Characterization of nanostructured WC-codeposited by cold spraying // Journal of Thermal Spray Technology. 2007. Vol. 16. No. 5–6. P. 1011–1020.
52. De Force B., Eden T., Potter J. Cold spray Al-5% Mg coatings for the corrosion protection of magnesium alloys // Journal of Thermal Spray Technology. 2011. Vol. 20. No. 6. P. 1352–1358.
53. Способ получения покрытия на стальной пластине: пат. 2621088 Рос. Федерация; заявл. 30.03.16; опубл. 31.05.17.
54. Способ нанесения покрытия на стальную основу: пат. 2542196 Рос. Федерация; заявл. 19.12.13; опубл. 20.02.15.
55. Износо-коррозионно-стойкий сплав на основе алюминия для наноструктурированных покрытий: пат. 2413024 Рос. Федерация; заявл. 16.11.09; опубл. 27.02.11.
56. Alloy, in particular for a bearing coating: pat. US8147981; filed 19.11.10; publ. 03.04.12.
57. Способ напыления частиц для получения многослойного материала методом холодного газодинамического напыления: DE102006047101; заявл. 31.05.10; опубл. 01.12.11.
58. Wang H.-R., Hou B.-R., Wang J. et al. Effect of process conditions on microstructure and corrosion resistance of cold-sprayed Ti coatings // Journal of Thermal Spray Technology. 2008. Vol. 17. No. 5– 6. P. 736–741.
59. Barbosa M., Cinca N., Dosta S. , Guillemany J.M. Cold spray deposition of titanium onto aluminium alloys // Science and Technology of Materials. 2010. Vol. 22. No. 1–2. P. 48–56.
60. Zhang Y.Y., Wu X.K., Cui H., Zhang J.S. Cold-spray processing of a high density nanocrystalline aluminum alloy 2009 coating using a mixture of as-atomized and as-cryomilled powders // Journal of Thermal Spray Technology. 2011. Vol. 20. P. 1125–1132.
61. Novoselova T., Fox P., Morgan R., O’Neill W. Experimental study of titanium/aluminium deposits produced by cold gas dynamic spray // Surface and Coatings Technology. 2006. Vol. 200. P. 2775–2783.
62. Kong L.Y., Shen L., Lu B. et al. Preparation of TiAl3-Al composite coating by cold spray and its high temperature oxidation behavior // Journal of Thermal Spray Technology. 2010. Vol. 19. P. 1206–1210.
63. Lee H., Shin H., Ko K. Effects of gas pressure of cold spray on the formation of Al-based intermetallic compound // Journal of Thermal Spray Technology. 2010. Vol. 19. P. 102–109.
64. Liang Y., Shi B., Yang X. et al. Microstructure and nano-mechanical property of cold spray Co-base refractory alloy coating // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2011. Vol. 24. P. 190–194.
65. Al-Mangour B., Mongrain R., Irissou E., Yue S. Improving the strength and corrosion resistance of 316L stainless steel for biomedical applications using cold spray // Surface and Coatings Technology. 2013. Vol. 216. P. 297–307.
66. Kang H.-K., Kang S.B. Tungsten/copper composite deposits produced by a cold spray // Scripta Materialia. 2003. Vol. 49. P. 1169–1174.
67. King P.C., Zahiri S.H., Jahedi M.Z. Rare earth/metal composite formation by cold spray // Journal of Thermal Spray Technology. 2008. Vol. 17. P. 221–227.
68. Bu H., Yandouzi M., Lu C. et al. Cold spray blended Al+Mg17Al12 coating for corrosion protection of AZ91D magnesium alloy // Surface and Coatings Technology. 2012. Vol. 207. P. 155–162.
69. Feng C., Guipont V., Jeandin M. et al. 4C/Ni Composite coatings prepared by cold spray of blended or CVD-coated powders // Journal of Thermal Spray Technology. 2012. Vol. 21. P. 561–570.
70. Sun L., Berndt C.C., Gross K.A., Kucuk A. Material fundamentals and clinical performance of plasma-sprayed hydroxyapatite coatings: a review // Journal of Biomedical Materials Research. 2001. Vol. 58. P. 570–592.
71. Choudhuri A., Mohanty P. S., Karthikeyan J. Bio-ceramic composite coatings by cold spray technology // International Thermal Spray Conference. 2009. P. 391–396.
72. Cho S., Takagi K., Kwon H. et al. Multi-walled carbon nanotube-reinforced copper nanocomposite coating fabricated by low-pressure cold spray process // Surface and Coatings Technology. 2012. Vol. 206. P. 3488–3494.
73. Seo D., Sayar M., Ogawa K. SiO2 and MoSi2 formation on Inconel 625 surface via SiC coating deposited by cold spray // Surface and Coatings Technology. 2012. Vol. 206. P. 2851–2858.
74. Lee H.Y., Yu Y.H., Lee Y.C. et al. Thin film coatings of WO3 by cold gas dynamic spray: a technical note // Journal of Thermal Spray Technology. 2005. Vol. 14. P. 183–186.
75. Yang G.-J., Li C.-J., Han F. et al. Low temperature deposition and characterization of TiO2 photocatalytic film through cold spray // Applied Surface Science. 2008. Vol. 254. P. 3979–3982.
76. Lupoi R., O’Neill W. Deposition of metallic coatings on polymer surfaces using cold spray // Surface and Coatings Technology. 2010. Vol. 205. P. 2167–2173.
77. Zhou X.L., Chen A.F., Liu J.C. et al. Preparation of metallic coatings on polymer matrix composites by cold spray // Surface and Coatings Technology. 2011. Vol. 206. P. 132–136.
78. Affi J., Okazaki H., Yamada M., Fukumoto M. Fabrication of aluminum coating onto CFRP substrate by cold spray // Materials Transactions. 2011. Vol. 52. P. 1759–1763.
79. Lee J.H., Jang H.L. , Lee K.M. et al. In vitro and in vivo evaluation of the bioactivity of hydroxyapatite-coated polyetheretherketone biocomposites created by cold spray technology // Acta Biomaterialia. 2013. Vol. 9. P. 6177–6187.
80. Kumar K., Van Swygenhoven H., Suresh S. Mechanical behavior of nanocrystalline metals and alloys // Acta Materialia. 2003. Vol. 51. P. 5743–5774.
81. Dao M., Lu L., Asaro R. et al. Toward a quantitative understanding of mechanical behavior of nanocrystalline metals // Acta Materialia. 2007. Vol. 55. P. 4041–4065.
82. Технология напыления металлов. URL: https://dimet.info/catalog/avtomatizirovannye-kompleksy-/kompleks-dimet-c5/ (дата обращения: 20.03.2020).
83. Обнинский Центр порошкового напыления. URL: http://dymet.net/ (дата обращения: 22.03.2020).
84. Liu L.M., Wang Z., Song G. Study on corrosion resistance properties of hydrothermal sealed arc sprayed aluminium coating // Surface Engineering. 2010. Vol. 26. P. 399–406.
85. Оборудование и технология. URL: http://www.dimet-r.narod.ru/application.html (дата обращения: 27.03.2020).

1. Kablov E.N. Innovative developments of FSUE «VIAM» SSC of RF on realization of «Strategic directions of the development of materials and technologies of their processing for the period until 2030». Aviacionnye materialy i tehnologii, 2015, no. 1 (34), pp. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
2. Kablov E.N., Startsev O.V. The basic and applied research in the field of corrosion and ageing of materials in natural environments (review). Aviacionnye materialy i tehnologii, 2015, no. 4 (37), pp. 38–52. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-4-38-52.
3. Kablov E.N., Startsev O.V., Medvedev I.M. Review of international experience on corrosion and corrosion protection. Aviacionnye materialy i tehnologii, 2015, no. 2 (35), pp. 76–87. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-2-76-87.
4. Kablov E.N., Nikiforov A.A., Demin S.A., Chesnokov D.V., Vinogradov S. S. Promising coatings for corrosion protection of carbon steels. Stal, 2016, no. 6, pp. 70–81.
5. Vinogradov S.S., Nikiforov A.A., Demin S.A., Chesnokov D.V. Protection against corrosion of carbon steel. Aviacionnye materialy i tehnologii, 2017, no. S, pp. 242–263. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-S-242-263.
6. Abiev R.Sh., Bibik E.E., Vlasov E.A. et al. New reference book of chemist and technologist. Electrode processes. Chemical kinetics and diffusion. Colloidal chemistry. Saint Petersburg: Professional, 2004, 838 p.
7. Koktsinskaya E.M., Roshal A.G. et al. Aging Tests of the High Current Aluminum–Copper Contact Connections in the ITER DC Busbar System. IEEE Transactions on Plasma Science, 2014, vol. 42, is. 3, pp. 443–448.
8. Kosarev V.F., Alkhimov A.P. Technology, equipment, tools. Obrabotka metallov, 2003, no. 3, pp. 28-30
9. Alkhimov A.P., Gulidov A.I., Kosarev V.F., Nesterovich N.I. Features of deformation of microparticles upon impact on a solid obstacle. Prikladnaya mekhanika i tekhnicheskaya fizika, 2000, vol. 41, no. 1, pp. 204–209.
10. Alkhimov A.P., Klinkov S.V., Kosarev V.F., Fomin V.M. Cold gas-dynamic spraying. Theory and practice. Moscow: Fizmatlit, 2010, 536 p.
11. Katanoda H., Fukuhara M., Iino N. Numerical study of combination parameters for particle impact velocity and temperature in cold spray. Journal of Thermal Spray Technology, 2007, vol. 16. No. 5–6, pp. 627–633. DOI: 10.1007/s11666-007-9087-7.
12. Alkhimov A.P., Kosarev V.F., Papyrin A.N. Method of «cold» gas-dynamic spraying. Doklady Akademii nauk SSSR, 1990, vol. 315, no. 5, pp. 1062–1065.
13. Device for spraying coating: pat. 1674585 Rus. Federation; filed 19.10.89; publ. 15.05.93.
14. Gas dynamic spraying method for applying a coating: pat. US5302414A; filed 19.05.90; publ. 12.04.94.
15. Champagne V., Helfritch D. A demonstration of the antimicrobial effectiveness of various copper surfaces. Journal of Biological Engineering, 2013, vol. 7, pp. 1–8. Available at: www.jbioleng.org/content/7/1/8 (accessed: March 15, 2020).
16. Rokni M.R., Nutt S.R., Widener C.A. et al. Review of relationship between particle deformation, coating microstructure, and properties in high-pressure cold spray. Journal of Thermal Spray Technology, 2017, vol. 26, pp. 1–6.
17. Irissou E., Legoux J.-G., Ryabinin A. et al. Review of cold spray process and technology: part I – intellectual property. Journal of Thermal Spray Technology, 2008, vol. 17, no. 4, pp. 495–516.
18. Moridi A., Hassani-Gangaraj S., Guagliano M., Dao M. Cold spray coating: review of material systems and future perspectives. Surface Engineering, 2014, vol. 36, no. 6, pp. 369–395.
19. Gärtner F., Stoltenhoff T., Schmidt T., Kreye H. The cold spray process and its potential for industrial applications. Journal of Thermal Spray Technology, 2006, vol. 15, no. 2, pp. 223–232.
20. Champagne V., Helfritch D. Mainstreaming cold spray – push for Applications. Surface Engineering, 2014, vol. 30, no. 6, pp. 396–403.
21. Van Steenkiste T., Smith J. Evaluation of coatings produced via kinetic and cold spray processes. Journal of Thermal Spray Technology, 2004, vol. 13, no. 2, pp. 274–282.
22. Marx S., Paul A., Köhler A., Hüttl G. Cold spraying: innovative layers for new applications. Journal of Thermal Spray Technology, 2006, vol. 15, no. 2, pp. 177–183.
23. Champagne V., Helfritch D. The unique abilities of cold spray deposition. International Materials Reviews, 2016, vol. 61 (7), pp. 437–455. DOI: 10.1080/09506608.2016.1194948.
24. Champagne V., Helfritch D., Leyman P., Grendahl S., Klotz B. Interface material mixing formed by the deposition of copper on aluminum by means of the cold spray process. Journal of Thermal Spray Technology, 2005, vol. 14, no. 3, pp. 330–334.
25. Champagne V., Helfritch D., Dinavahi S., Leyman P. Theoretical and experimental particle velocity in cold spray. Journal of Thermal Spray Technology, 2011, vol. 20, no. 3, pp. 425–431.
26. Ning X.-J., Jang J.-H., Kim H.-J. The effects of powder properties on in-flight particle velocity and deposition process during low pressure cold spray process. Applications, Surface Engineering, 2007, vol. 253, no. 18, pp. 7449–7455.
27. Jodoin B., Raletz F., Vardelle M. Cold spray modeling and validation using an optical diagnostic method. Surface and Coatings Technology, 2006, vol. 200, is. 14–15, pp. 4424–4432.
28. Schmidt T., Assadi H., Gartner F. et al. From particle acceleration to impact and bonding in cold spraying. Journal of Thermal Spray Technology, 2009, vol. 18, no. 5–6, pp. 794–808.
29. Lupoi R. Current design and performance of cold spray nozzles: experimental and numerical observations on deposition efficiency and particle velocity. Surface Engineering, 2014, vol. 30, no. 5, pp. 316–322.
30. Assadi H., Schmidt T., Richter H. et al. On parameter selection in cold spraying. Journal of Thermal Spray Technology, 2011, vol. 20, no. 6, pp. 1161–1176.
31. Li W.-Y., Liao H., Douchy G., Coddet C. Optimal design of a cold spray nozzle by numerical analysis of particle velocity and experimental validation with 316L stainless steel powder. Materials and Design, 2007, vol. 28, no. 7, pp. 2129–2137.
32. Li W.-Y., Liao H., Wang H.-T. et al. Optimal design of a convergent-barrel cold spray nozzle by numerical method. Applied Surface Science, 2006, vol. 253, pp. 708–713.
33. Huang G., Gu D., Li X. et al. Numerical simulation on syphonage effect of laval nozzle for low pressure cold spray system. Journal of Materials Processing Technology, 2014, vol. 214. P. 2497–2504.
34. Dykhuizen R.C., Smith M.F. Gas dynamic principles of cold spray. Journal of Thermal Spray Technology, 1998, vol. 7, no. 2, pp. 205–212.
35. Li W.Y., Zhang D.D., Huang C.J. et al. Modelling of impact behaviour of cold spray particles: review. Surface Engineering, 2014, vol. 30, no. 5, pp. 299–308.
36. Li W.Y., Zhang C., Li C.J., Liao H.L. Modelling aspects of high velocity impact of particles in cold spraying by explicit finite element analysis. Journal of Thermal Spray Technology, 2009, vol. 18, no. 5–6, pp. 921–933.
37. Rahmati S., Ghaei A. The use of particle/substrate material models in simulation of cold-gas dynamic-spray process. Journal of Thermal Spray Technology, 2014, vol. 23, no. 3, pp. 530–540.
38. King P., Bae G., Zahiri S. et al. An experimental and finite element study of cold spray copper impact onto two aluminum substrates. Journal of Thermal Spray Technology, 2010, vol. 19, no. 3, pp. 620–634.
39. Assadi H., Gartner F., Stoltenhoff T., Kreye H. Bonding mechanism in cold gas spraying. Acta Materialia, 2003, vol. 51, no. 15, pp. 4379–4394.
40. Ghelichi R., Bagherifard S., Guagliano M., Verani M. Numerical simulation of cold spray coating. Surface and Coatings Technology, 2011, vol. 205, pp. 5294–5301.
41. Moridi A., Hassani-Gangaraj S.M., Guagliano M. A hybrid approach to determine critical and erosion velocities in the cold spray process. Applied Surface Science, 2013, vol. 273, pp. 617–624.
42. Vucko M.J., King P.C., Poole A.J. et al. Cold spray metal embedment: an innovative antifouling technology. The Journal of Bioadhesion and Biofilm Research, 2012, vol. 28, no. 3, pp. 239–248.
43. King P., Vucko M., Poole A. et al. Cold spray antifouling of marine seismic streamers, CSIRO Wealth From Oceans Flagship. Available at: https://publications.csiro.au/rpr/download?pid=csiro:EP124574&dsid=DS1 (accessed: 07.03.2020).
44. Tapphorn R., Henness J., Gabel H. Direct write of antenna aperstructures and electronic interconnects using kinetic metallization. Proceedings of the International Thermal Spray Conference. Las Vegas, 2009, pp. 589–595.
45. Helfritch D., Champagne V. Electromagnetic interference shielding by cold spray deposition. Journal of Advanced Materials, 2008, vol. 40, no. 1, pp. 20–26.
46. Rastjagaev E., Wilde J., Wielage B. et al. Development and testing of cold gas sprayed circuit boards for power electronics applications. Proceedings of 7th International Conference on Integrated Power Electronics Systems. Nuremberg, 2012, pp. 154–159.
47. Ajdelsztajn L., Jodoin B., Richer P. et al. Cold gas dynamic spraying of iron-base amorphous alloy. Journal of Thermal Spray Technology, 2006, vol. 15, no. 4, pp. 495–500.
48. Henao J., Concustell A., Cano I. et al. Influence of cold gas spray process conditions on the microstructure of Fe-based amorphous coatings. Journal of Alloys and Compounds, 2015, vol. 622, pp. 995–999.
49. Lee K.A., Jung D.J., Park D.Y. et al. Study on the fabrication and physical properties of cold sprayed, Cu-based amorphous coating. Journal of Physics: Conference Series, 2009, vol. 144, pp. 12–15.
50. Koh P.K., Cheang P., Loke K. et al. Deposition of amorphous aluminium powder using cold spray. Thermal Spray 2012: Proceedings from the International Thermal Spray Conference and Exposition, Houston, 2012, pp. 22–24.
51. Li C.-J., Yang G.-J., Gao P.-H. et al. Characterization of nanostructured WC-codeposited by cold spraying. Journal of Thermal Spray Technology, 2007, vol. 16, no. 5–6, pp. 1011–1020.
52. De Force B., Eden T., Potter J. Cold spray Al-5% Mg coatings for the corrosion protection of magnesium alloys. Journal of Thermal Spray Technolog, 2011, vol. 20, no. 6, pp. 1352–1358.
53. Method of obtaining a coating on a steel plate: pat. 2621088 Rus. Federation; filed 30.03.16; publ. 31.05.17.
54. Method of coating a steel base: pat. 2542196 Rus. Federation; filed 19.12.13; publ. 20.02.15.
55. Wear-corrosion-resistant aluminum-based alloy for nanostructured coatings: pat. 2413024 Rus. Federation; filed 16.11.09; publ. 27.02.11.
56. Alloy, in particular for a bearing coating: pat. US8147981; filed 19.11.10; publ. 03.04.12.
57. A method of spraying particles for obtaining a multilayer material by the method of cold gas-dynamic spraying: pat. DE102006047101; filed 31.05.10; publ. 01.12.11.
58. Wang H.-R., Hou B.-R., Wang J. et al. Effect of process conditions on microstructure and corrosion resistance of cold-sprayed Ti coatings. Journal of Thermal Spray Technology, 2008, vol. 17, no. 5– 6, pp. 736–741.
59. Barbosa M., Cinca N., Dosta S., Guillemany J.M. Cold spray deposition of titanium onto aluminium alloys. Science and Technology of Materials, 2010, vol. 22, no. 1–2, pp. 48–56.
60. Zhang Y.Y., Wu X.K., Cui H., Zhang J.S. Cold-spray processing of a high density nanocrystalline aluminum alloy 2009 coating using a mixture of as-atomized and as-cryomilled powders. Journal of Thermal Spray Technology, 2011, vol. 20, pp. 1125–1132.
61. Novoselova T., Fox P., Morgan R., O’Neill W. Experimental study of titanium/aluminium deposits produced by cold gas dynamic spray. Surface and Coatings Technology, 2006, vol. 200, pp. 2775–2783.
62. Kong L.Y., Shen L., Lu B. et al. Preparation of TiAl3-Al composite coating by cold spray and its high temperature oxidation behavior. Journal of Thermal Spray Technology, 2010, vol. 19. P. 1206–1210.
63. Lee H., Shin H., Ko K. Effects of gas pressure of cold spray on the formation of Al-based intermetallic compound. Journal of Thermal Spray Technology, 2010, vol. 19, pp. 102–109.
64. Liang Y., Shi B., Yang X. et al. Microstructure and nano-mechanical property of cold spray Co-base refractory alloy coating. Acta Metallurgica Sinica (English Letters), 2011, vol. 24, pp. 190–194.
65. Al-Mangour B., Mongrain R., Irissou E., Yue S. Improving the strength and corrosion resistance of 316L stainless steel for biomedical applications using cold spray. Surface and Coatings Technology, 2013, vol. 216, pp. 297–307.
66. Kang H.-K., Kang S.B. Tungsten/copper composite deposits produced by a cold spray. Scripta Materialia, 2003, vol. 49, pp. 1169–1174.
67. King P.C., Zahiri S.H., Jahedi M.Z. Rare earth/metal composite formation by cold spray. Journal of Thermal Spray Technology, 2008, vol. 17, pp. 221–227.
68. Bu H., Yandouzi M., Lu C. et al. Cold spray blended Al+Mg17Al12 coating for corrosion protection of AZ91D magnesium alloy. Surface and Coatings Technology, 2012, vol. 207, pp. 155–162.
69. Feng C., Guipont V., Jeandin M. et al. 4C/Ni Composite coatings prepared by cold spray of blended or CVD-coated powders. Journal of Thermal Spray Technology, 2012, vol. 21, pp. 561–570.
70. Sun L., Berndt C.C., Gross K.A., Kucuk A. Material fundamentals and clinical performance of plasma-sprayed hydroxyapatite coatings: a review. Journal of Biomedical Materials Research, 2001, vol. 58, pp. 570–592.
71. Choudhuri A., Mohanty P. S., Karthikeyan J. Bio-ceramic composite coatings by cold spray technology. International Thermal Spray Conference, 2009, pp. 391–396.
72. Cho S., Takagi K., Kwon H. et al. Multi-walled carbon nanotube-reinforced copper nanocomposite coating fabricated by low-pressure cold spray process. Surface and Coatings Technology, 2012, vol. 206, pp. 3488–3494.
73. Seo D., Sayar M., Ogawa K. SiO2 and MoSi2 formation on Inconel 625 surface via SiC coating deposited by cold spray. Surface and Coatings Technology, 2012, vol. 206, pp. 2851–2858.
74. Lee H.Y., Yu Y.H., Lee Y.C. et al. Thin film coatings of WO3 by cold gas dynamic spray: a technical note. Journal of Thermal Spray Technology, 2005, vol. 14, pp. 183–186.
75. Yang G.-J., Li C.-J., Han F. et al. Low temperature deposition and characterization of TiO2 photocatalytic film through cold spray. Applied Surface Science, 2008, vol. 254, pp. 3979–3982.
76. Lupoi R., O’Neill W. Deposition of metallic coatings on polymer surfaces using cold spray. Surface and Coatings Technology, 2010, vol. 205, pp. 2167–2173.
77. Zhou X.L., Chen A.F., Liu J.C. et al. Preparation of metallic coatings on polymer matrix composites by cold spray. Surface and Coatings Technology, 2011, vol. 206, pp. 132–136.
78. Affi J., Okazaki H., Yamada M., Fukumoto M. Fabrication of aluminum coating onto CFRP substrate by cold spray. Materials Transactions, 2011, vol. 52, pp. 1759–1763.
79. Lee J.H., Jang H.L., Lee K.M. et al. In vitro and in vivo evaluation of the bioactivity of hydroxyapatite-coated polyetheretherketone biocomposites created by cold spray technology. Acta Biomaterialia, 2013, vol. 9, pp. 6177–6187.
80. Kumar K., Van Swygenhoven H., Suresh S. Mechanical behavior of nanocrystalline metals and alloys. Acta Materialia, 2003, vol. 51, pp. 5743–5774.
81. Dao M., Lu L., Asaro R. et al. Toward a quantitative understanding of mechanical behavior of nanocrystalline metals. Acta Materialia, 2007, vol. 55, pp. 4041–4065.
82. Metal spraying technology. Available at: https://dimet. info/catalog/avtomatizirovannye-kompleksy-/kompleks-dimet-c5/ (accessed: March 20, 2020).
83. Obninsk Powder Coating Center. Available at: http://dymet.net/ (accessed: March 22, 2020).
84. Liu L.M., Wang Z., Song G. Study on corrosion resistance properties of hydrothermal sealed arc sprayed aluminium coating. Surface Engineering, 2010, vol. 26, pp. 399–406.
85. Equipment and technology. Available at: http://www.dimet-r.narod.ru/application.html (accessed: March 27, 2020).

Мир современных материалов — Холодное газодинамическое напыление

Информация о материале

Категория: Технологии Технологии

Опубликовано: 18 августа 2014 18 августа 2014

Просмотров: 24543 24543

 Метод холодного газодинамического напыления металла (англ. – cold spray, cold gas dynamic spraying) состоит в том, что твердые частицы металла, температура которых значительно меньше их температуры плавления,  разгоняются до сверхзвуковой скорости и закрепляются на поверхности при соударении с нею.

 Сущность метода холодного газодинамического напыления металла включает в себя формирование в сопле сверхзвукового газового потока, подачу в этот поток порошкового материала с размерами частиц 0,01-50 мкм, его сверхзвуковое ускорение в сопле и направление частиц порошка на поверхность изделия. Ускорение частиц возможно в среде холодных или подогретых  газов, таких как: воздух, гелий, азот. Значения температуры существенно ниже температуры плавления материала порошка (0,4-0,7Тпл). Технология холодного газодинамического напыления позволяет наносить металлические покрытия не только на металлы, но и на стекло, керамику, камень, бетон. Покрытия, нанесенные этим методом, механически прочны и имеют высокую адгезию к подложке.

 Явление формирования покрытий методом холодного газодинамического напыления впервые было обнаружено в  Институте теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН)  в начале 80-х годов прошлого века. Они показали, что для формирования покрытия необязательно, чтобы частицы находились в расплавленном или предрасплавленном состоянии, а покрытия можно получать из частиц с температурой значительно ниже их температуры плавления, в отличие от традиционных методов напыления.

 

 Рис. 1. Микрофотографии покрытий [1].

 Основные экспериментальные факты:

 1.      Наиболее важным параметром при холодном напылении является скорость частиц, именно от ее величины зависят адгезия, пористость, микротвердость покрытий и др. Для всех частиц с диаметром d£50 мкм существует «пороговая» величина скорости взаимодействия их с подложкой (500-600 м/с). Если скорость ниже этого значения, то наблюдается процесс эрозии. При скорости выше «пороговой» процесс эрозии переходит в напыление.

 2.      Существует критическая величина расхода частиц, при котором напыление не происходит независимо от времени воздействия потока.

 3.      При расходе частиц выше критической величины частицы прочно сцепляются с поверхностью изделия и между собой, образуя в напыленном слое плотную упаковку. Из рис. 2, а видно, что внешняя часть покрытия представляет собой совокупность деформированных частиц напыляемого материала с характерным размером d=20-40 мкм и следами (кратерами) от ударов бомбардирующих частиц. Поперечный разрез (шлиф) покрытия (рис. 2, б) показывает, что оно отличается малой пористостью и хорошей однородностью по всей толшине слоя. Наличие шероховатой границы между напыленным слоем и поверхностью тела, которая предварительно обрабатывалась по 10 классу чистоты, свидетельствует о том, что перед образованием напыления также имеет место пластическая деформация и эрозия поверхности тела.

 

 

 Рис. 2. Микрофотографии внешнего слоя (х150) и поперечного шлифа покрытия из частиц алюминия (электронный микроскоп, х300) [1].

 4.      Только малая доля частиц, разгоняемая сверхзвуковым потоком, в итоге напыляется на изделие, основная же доля отражается и уносится потоком газа. Масса напыленных частиц увеличивается с ростом расхода порошкового материала.

 5.      При формировании покрытия нагрев поверхности изделия незначителен. Разница температур для поверхности только обтекаемой потоком газа и при напылении покрытия составляет »45 градусов.

 Существует 2 разновидности холодного газодинамического напыления: высокого и низкого давления. Сравнение типичных параметров оборудования для напыления по этим двум способам представлено в табл. 1. В общем, качество покрытий нанесенным методом высокого давления выше и требования к определенному размеру частиц порошка ниже. Главное достоинство метода низкого давления в более низкой стоимости оборудования и его меньших габаритах.

  Таблица 1. Сравнение режимов холодного газодинамического напыления высокого (ХГНВД) и низкого давления (ХГННД).

 

Параметр	ХГНВД	ХГННД
Газ	Азот, гелий, смесь	Сжатый воздух
Давление, бар	7-40	6-10
Температура нагрева, 0С	20-550-800	20-650
Расход газа, м3/мин	0,85-2,5 (азот), макс. 4,2 (гелий)	0,3-0,4
Расход порошка, кг/ч	4,5-13,5	0,3-3
Расстояние для напыления, мм	10-50	5-15
Мощность, кВт	17-47	3,3
Размер частиц, мкм	5-50	5-30

 

На рис. 3 представлена принципиальная схема напыления покрытий холодным методом высокого давления. Газ под высоким давлением нагревается и смешивается с порошком, затем газопорошковая смесь поступает в сопло, где она ускоряется до сверхзвуковой скорости и направляется на подложку, формируя покрытие.

 Рис. 3. Принципиальная схема холодного газодинамического напыления высокого давления.

 Основное отличие сверхзвукового сопла для этих технологий заключается в том, что при напылении с низким давлением порошок поступает перпендикулярно газовому потоку прямо в сопле, а при технологии высокого давления в сопло поступает газопорошковая смесь (рис. 4, 5). Также отличием является то, что подогрев газа при высоком давлении осуществляется перед сверхзвуковым соплом, а при низком давлении непосредственно в нем.

 

 Рис. 4. Конструкция сопла для холодного газодинамического напыления высокого давления [2].

 

 Рис. 5. Конструкция сопла для холодного газодинамического напыления низкого давления.

 При методе холодного напыления низкого давления обычно напыляют различные металлические порошки вместе с добавкой керамических частиц (Al₂O₃, SiC). Считается, что эти добавки активируют поверхность подложки, улучшая адгезию, и благодаря им прочищается сопло.

 Холодный метод нанесения покрытий, в основном, применяют для восстановления различных металлических деталей в случае трещин, сколов, истирания. Также у них высокий потенциал в качестве антикоррозионных, теплопроводных покрытий. Предложено использовать такие покрытия в качестве защитных для контактных поверхностей кабельных наконечников [1]. В [3] приведены экспериментальные результаты испытаний разнообразных покрытий поверхностей сильноточных контактов, нанесенных холодным газодинамическим напылением низкого давления. Все варианты не прошли испытания, кроме специально разработанного композиционного покрытия (см. новость «Защитное композиционное покрытие для электрических контактов»
Source: http://worldofmaterials. ru/358-zashchitnoe-kompozitsionnoe-pokrytie-dlya-elektricheskikh-kontaktov»).

 Литература:

 1.Алхимов А.П., Клинков С.В., Косарев В.Ф., Фомин В.М. Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика. – М.: Физматлит, 2010 — 536 с.

 2. http://www.cmit.asiro.au/innovation/2003-08/cold_spray.cfm

 3. Koktsinskaya E.M., Roshal A.G. et al. Aging Tests of the High Current Aluminum–Copper Contact Connections in the ITER DC Busbar System/ IEEE Transactions on Plasma Science. – 2014. -Volume:42 ,  Issue: 3, p. 443-448.

Вас также может заинтересовать:

• Гальваническое покрытие
• Плазменное напыление
• Плазменное упрочнение
• Сверхзвуковое напыление
• Анодирование металлов

 

• Назад
• Вперед

Напыление металлов: технологии и используемое оборудование

Производство металлических изделий модернизируется по мере развития передовых технологий. Металл в большей степени подвержен воздействию влаги, поэтому для обеспечения высокого срока эксплуатации и придания деталям, рабочим механизмам и поверхностям требуемых свойств, в современной промышленности широко используют напыление металлов. Технология порошковой обработки заключается в нанесении на базовую металлическую основу защитного слоя, обеспечивающего высокие антикоррозийные характеристики напыляемых изделий.

Содержание

• 1 Задачи и варианты напыления
  • 1.1 Напыление в магнетронных установках
  • 1.2 Технология ионно-плазменной наплавки
  • 1.3 Особенности плазменной металлизации
  • 1.4 Процесс лазерной обработки
• 2 Оборудование для холодного напыления
  • 2.1 Лазерная сварка (2 видео)
  • 2.2 Процесс напыления и рабочие установки (24 фото)
    • 2.2.1 Рекомендуем прочитать:

Задачи и варианты напыления

Металлическая поверхность после порошковой обработки приобретает важные защитные свойства. В зависимости от назначения и области применения, металлическим деталям придают огнеупорные, антикоррозийные, износостойкие характеристики.

Основная цель напыления базовой основы из металла – обеспечить продолжительный эксплуатационный ресурс деталей и механизмов в результате воздействия вибрационных процессов, высоких температур, знакопеременных нагрузок, влияния агрессивных сред.

Процессы напыления металлов выполняют несколькими способами:

• Вакуумная обработка – материал при сильном нагревании в вакуумной среде преобразуется в пар, который в процессе конденсации осаживается на обрабатываемой поверхности.
• Плазменное или газоплазменное напыление металла – в основу метода обработки положено использование электродуги, образующейся между парой электродов с нагнетанием инертного газа и ионизацией.
• Газодинамический способ обработки – защитное покрытие образуется при контакте и взаимодействии микрочастиц холодного металла, скорость которых увеличена ультразвуковой струей газа, с подложкой.
• Напыление лазерным лучом – генерация процесса происходит с использованием оптико-квантового оборудования. Локальное лазерное излучение позволяет проводить обработку сложных деталей.
• Магнетронное напыление – выполняется при воздействии катодного распыления в плазменной среде для нанесения на поверхность тонких пленок. В технологии магнетронных способов обработки используются магнетроны.
• Защита металлических поверхностей ионно-плазменным способом – основана на распылении материалов в вакуумной среде с образованием конденсата и осаждением его на обрабатываемой основе. Вакуумный метод не дает металлам нагреваться и деформироваться.

Технологический метод напыления деталей, механизмов, поверхностей из металла подбирают, в зависимости от характеристик, которые нужно придать напыляемой основе. Поскольку метод объемного легирования экономически затратный, в промышленных масштабах широко используют передовые технологии лазерной, плазменной, вакуумной металлизации.

Напыление в магнетронных установках

Металлизация поверхностей по технологии магнетронного напыления основана на расплавлении металла, из которого выполнена мишень магнетрона. Обработка происходит в процессе ударного действия ионами рабочей газовой среды, сформированными в плазме разряда. Особенности использования магнетронных установок:

• Основными элементами рабочей системы являются катод, анод, магнитная среда, которая способствует локализации плазменной струи у поверхности распыляемой мишени.
• Действие магнитной системы активизирует использование магнитов постоянного поля (самарий-кобальт, неодим), установленных на основании из магнитомягких материалов.
• При подаче напряжения от источника электропитания на катод ионной установки происходит распыление мишени, причем силу тока нужно поддерживать на стабильно высоком уровне.
• Магнетронный процесс основан на использовании рабочей среды, которой выступает соединение инертных и реакционных газов высокой чистоты, подающихся в камеру вакуумного оборудования под давлением.

Преимущества магнетронного напыления позволяют применять данную технологию обработки для получения тонких пленок металлов. Например, алюминиевые, медные, золотые, серебряные изделия. Происходит формирование пленок полупроводников – кремний, германий, карбид кремния, арсенид галлия, а также образование покрытий диэлектриков.

Главное достоинство магнетронного метода – высокая скорость распыления мишени, осаждения частиц, точность воспроизведения химического состава, отсутствие перегрева обрабатываемой детали, равномерность нанесенного покрытия.

Использование при напылении магнетронного оборудования дает возможность обрабатывать металлы и полупроводники с высокой скоростью осаждения частиц, создавать на напыляемой поверхности тонкие пленки с плотной кристаллической структурой, высокими адгезивными свойствами. К основному перечню работ по магнетронной металлизации относятся хромирование, никелирование, реактивное напыление оксидов, карбо- и оксинитридов, сверхскоростная наплавка меди.

Технология ионно-плазменной наплавки

Чтобы получать многомикронные покрытия на изделиях из металла, широко используют метод ионно-плазменного напыления. Он основан на использовании вакуумной среды и физико-химических свойств материалов испаряться и распыляться в безвоздушном пространстве.

Технологически сложный процесс позволяет решать важные технические задачи по металлизации изделий благодаря использованию установки ионно-плазменного напыления:

• Увеличение параметров износоустойчивости, исключение спекания при эксплуатации изделий в условиях высоких температур.
• Повышение коррозийной устойчивости металлов при эксплуатации в агрессивных водных, химических средах.
• Придание электромагнитных свойств и характеристик, эксплуатация в границах инфракрасного и оптического диапазона.
• Получение высококачественных гальванических покрытий, придание изделиям декоративно-защитных свойств, обработки деталей и механизмов, используемых в разных отраслях промышленности.

Процесс ионно-плазменного напыления базируется на использовании вакуумной среды. После поджига катода формируются пятна первого и второго уровня, которые перемещаются с высокой скоростью и образуют плазменную струю в ионном слое. Полученная в результате эродирования катодов струя проходит через вакуумную среду и вступает во взаимодействие с конденсируемыми поверхностями, осаживаясь плотнокристаллическим покрытием.

Использование ионно-плазменного напыления позволяет наносить защитные покрытия при температуре поджига катода до 100°C, отличается достаточно простой схемой получения слоев толщиной до 20 мкм.

С помощью ионно-плазменного напыления на металл удается придавать требуемые свойства конструктивно сложным изделиям нестандартной геометрической формы. После обработки металлическую поверхность не требуется покрывать финишным слоем.

Особенности плазменной металлизации

Наряду с ионно-плазменным напылением и магнетронными способами обработки металлов применяют еще один метод – плазменная металлизация. Главная задача технологии – защита изделий от окислительных процессов в агрессивных средах, повышение эксплуатационных качеств, упрочнение обрабатываемой поверхности, усиление сопротивляемости механическим нагрузкам.

Плазменное напыление алюминия и других металлов основано на высокоскоростном разгоне металлического порошка в потоке плазмы с осаждением микрочастиц в виде покрывающего слоя.

Особенности и преимущества технологии плазменного напыления на металл:

• Высокотемпературный метод нанесения защитного слоя на обрабатываемую поверхность (порядка 5000-6000 °C) происходит за доли секунд.
• Используя методы регулирования газового состава, можно получать комбинированное насыщение металлической поверхности атомами порошковых покрытий.
• Благодаря равномерности потока плазменной струи удается получать одинаково пористое, качественное покрытие. Конечная продукция превосходит результаты традиционных способов металлизации.
• Длительность процесса напыления невысока, что помогает достичь стопроцентной экономической эффективности использования плазменного оборудования в разных производственных масштабах.

Основные компоненты рабочей установки – высокочастотный генератор, камера герметизации, резервуар газовой среды, насосная установка для подачи давления, система управления. Использовать технологию плазменного напыления на металл допускается в домашних условиях при наличии необходимого оборудования с вакуумной камерой – воздействие кислорода приводит к окислению горячих металлических поверхностей и мишени.

На видео: восстановление деталей напылением.

Процесс лазерной обработки

Наплавка металлов лазерным методом позволяет восстанавливать детали и механизмы потоками света, генерируемыми от оптико-квантового оборудования. Вакуумное напыление лазером является одним из наиболее перспективных методов получения наноструктурированных пленок. В основу процесса положено распыление мишени световым лучом с последующим осаждением частиц на подложке.

Преимущества технологии: простота реализации металлизации, равномерное испарение химических элементов, получение пленочных покрытий с заданным стехиометрическим составом. Благодаря узкой направленности лазерного потока в месте его сосредоточения удается получить наплавку изделия любыми металлами.

Механизмы формирования жидкокапельных фаз:

• Крупные капли частиц расплавленной мишени образуются путем воздействия гидродинамического механизма. При этом диаметр крупных капель варьируется в диапазоне 1-100 мкм.
• Капли среднего размера формируются вследствие процессов объемного парообразования. Размер капель колеблется в диапазоне 0,01-1 мкм.
• При воздействии на мишень коротких и частых импульсов лазерного луча в эрозийном факеле образуются частицы мишени небольшой величины – 40-60 нм.

Если в лазерной установке при наплавке металлов на мишень одновременно действуют все три механизма рабочего процесса (гидродинамика, парообразование, высокочастотный импульс), приобретение изделием требуемых характеристик зависит от величины влияния конкретного механизма наплавки.

Одно из условий качественной лазерной обработки – воздействие на мишень таким режимом облучения, чтобы на выходе получить лазерные факелы с наименьшим включением жидкокапельных частиц.

Оборудование для холодного напыления

Существует два варианта защиты металлов от негативного воздействия внешних и рабочих факторов – легирование и напыление с вакуумным оборудованием. То есть, в сплав добавляют атомы химических элементов, придающих изделиям требуемые характеристики, или наносят на базовую поверхность защитное покрытие.

Чаще всего в отрасли металлизации используют технологию нанесения гальванических покрытий, применяют методы погружения деталей в расплав, задействуют в процессах обработки вакуумную среду, пользуются магнетронным оборудованием.

Иногда используют детонационно-газовое напыление, которое разгоняет частицы до невероятных скоростей. Широко применяют плазмотроны, электродуговую металлизацию, газопламенную обработку, ионное напыление. Задачи промышленности диктуют свои условия, и перед инженерами возникла необходимость создать недорогое, простое в обращении оборудование, для которого можно использовать свойства нагретого сжатого воздуха.

Появилось понятие порошковой металлизации с добавлением в металлический порошок мелкодисперсионной керамики либо частиц твердого металла. Используется для работы с алюминием, никелем, медью.

Результат экспериментов превзошел ожидания, позволив решить следующие задачи:

• Нагревание сжатого воздуха в камере приводит к повышению давления, что вызывает увеличение скорости вытекания наплава из сопла в установках.
• При наборе металлическими частицами в газовой среде высокой скорости они ударяются о подложку, размягчаются и прикипают к ней. А керамические частицы уплотняют образовавшийся слой.
• Использование порошковой технологии подходит для металлизации пластичных металлов – медь, алюминий, никель, цинк. После напыления изделия можно поддавать механической обработке.

Благодаря успешной работе инженеров удалось создать переносной аппарат, позволяющий выполнять металлизацию покрытий на всех промышленных предприятиях и в домашних условиях. Требования для успешной работы оборудования – наличие компрессорной установки (или воздушной сети) с давлением сжатого воздуха в пять-шесть атмосфер и электропитание.

В таблице ниже приведены данные для хромирования алюминия в домашних условиях. Перед нанесением гальванического покрытия требуется «положить» на деталь промежуточный металлический слой, а потом выполнять напыление алюминия.

Таблица 1. Хромирование алюминия

Использование передового оборудования для металлизации изделий позволяет решить технические вопросы, связанные с повышением антикоррозийных, прочностных, эксплуатационных характеристик, а также приданием машинам, деталям и механизмам требуемых свойств для работы в сложных эксплуатационных условиях.

Лазерная сварка (2 видео)

Процесс напыления и рабочие установки (24 фото)

Газодинамическая технология холодного напыления (ХГН) от компании ДИМЕТ

По сути, газодинамическая технология холодного напыления – более продвинутый вариант давно уже зарекомендовавшего себя газотермического способа восстановления различных металлических деталей и поверхностей. Cold Spray или просто ХГН значительно расширяет возможности «горячего» метода обработки изделий.

В настоящее время, бесспорно, это самая передовая технология восстановления и защиты материалов, получившая широкое распространение как в промышленном секторе, так и гражданской сфере.

Принцип действия, плюсы и минусы ХГН

ХГН имеет два основных отличия от газотермического метода реставрации. Во-первых, напыление защитного или восстановительного покрытия происходит при пониженной температуре, не превышающей 150 °С, что в свою очередь не вызывает напряжения в обрабатываемых деталях и их деформации. Во-вторых, «холодная» технология позволяет создавать слой регулируемой толщины и в точно заданных границах. О других плюсах и минусах расскажем чуть позже, а пока об авторах метода и о том, как он работает.

Его разработчиком является «Обнинский центр порошкового напыления» (Россия). Производимое ими оборудование получило название ДИМЕТ^®. Оно сертифицировано по системе ГОСТ Р и защищено патентами России, США, Канады и других стран. В основу технологии заложен принцип сверхзвукового воздействия мельчайшими частицами легкоплавких и других материалов на обрабатываемую поверхность. В основном это полимеры или сплавы карбидов с металлами с размером частиц 0,01-0,5 мкм. Смешиваясь с газом они подаются на изделие со скоростью 500-1000 м/с.

В зависимости от состава расходного материала (порошка) и изменения режимов его нанесения можно получить однородное или композиционное покрытие с твердой или пористой структурой и своей функциональной задачей. Это может быть: восстановление геометрии изделия, упрочнение и защита металла от коррозии, повышение тепло- и электропроводности материала, а также образование износостойкого покрытия, выдерживающего воздействие химически активных сред, высоких тепловых нагрузок и т. д.

Кстати, обнинские инженеры разработали уже несколько модификаций установок ДИМЕТ^®. Учитывая широкую востребованность данного оборудования, сейчас серийно выпускаются как ручные, так и автоматизированные аппараты холодного газодинамического напыления, что позволяет использовать их в промышленности, нефтегазовой отрасли, а также в малом бизнесе для обработки небольших деталей. Тем более, что ничего особо сложного в самой технологии нет. Для работы комплекса (помимо материала для напыления) необходим только сжатый воздух (подается под давлением 0,6-1,0 МПа и расходом 0,3-0,4 м3/мин. ) и электросеть напряжением 220 В.

Теперь ещё о преимуществах и недостатках метода. Во-первых, в отличие от газотермического способа ХГН может эффективно применяться при обычном давлении, в любом температурном диапазоне и уровне влажности. В-вторых, он экологически абсолютно безопасен. В-третьих, благодаря большой скорости, может применяться и для абразивной чистки поверхности. Ну, а единственным недостатком технологии является возможность нанесения покрытий только из относительно пластичных металлов, таких как медь, алюминий, цинк, никель и др.

Область применения ХГН

Более подробно хотелось бы остановиться на сферах использования технологии холодного газодинамического напыления порошковыми материалами, чтобы наглядно показать насколько она сегодня востребована.

Устранение дефектов, восстановление поверхностей и герметизация

Всё это – работа, которой могут заниматься даже малые предприятия. К примеру, в небольших мастерских можно ремонтировать детали из легких сплавов (части автомобильной конструкции, допустим), прежде всего, алюминиевых и алюминиевомагниевых. Причем, легко устраняются дефекты, возникшие как в процессе производства, так и в процессе эксплуатации. А отсутствие сильного нагрева и низкая энергетика метода позволяют чинить даже тонкостенные изделия.

Отлично подходит ХГН и для восстановления изношенных поверхностей. Например, такой трудоемкий процесс, как «наращивание» металла в посадочных местах подшипников, теперь могут осуществлять даже малые предприятия, не говоря уже о восстановлении герметизации (когда применение жидких герметиков невозможно) в трубопроводах, теплообменниках или сосудах для рабочих газов, жидкостей.

Высокоточное восстановление деталей различных механизмов, токопроведение

ХГН очень эффективен в ремонте сложных изделий, где требуется точное восстановление геометрических параметров, устранение скрытых дефектов, но при этом с сохранением всех эксплуатационных характеристик, а также товарного вида. Именно поэтому данный метод активно используется в оборонно-промышленном комплексе, железнодорожной и авиационной промышленности, сельском хозяйстве, газоперекачке и пр.

Не обойтись без этой технологии и в создании контактных площадок. Благодаря возможности легкого нанесения покрытий на любые металлические, керамические и стеклянные поверхности ХГН применяется и в производстве электротехнических изделий. Например, в процессах меднения, создании силовых токонесущих сетей, нанесении токовводов, изготовлении подслоев под пайку и т. д.

Антикоррозийная обработка и устранение глубоких дефектов

Напыление так называемого антифрикционного покрытия – высокоэффективный способ избавления от локальных повреждений (глубоких сколов, задиров, царапин). Это позволяет избежать процедуры полной перезаливки или даже замены изделия, что, естественно, экономически не выгодно.

А в антикорроизонной обработке и защите от высокотемпературной коррозии различных коммуникаций данному методу вообще нет равных. К слову, различные модификации оборудования ДИМЕТ^® обеспечивают качественную обработку внутренней поверхности труб диаметром от 100 мм и длиной до 12 м.

Владислав Пермин, специально для Equipnet.ru

Оборудование для холодного газодинамического напыления металлов ДИМЕТ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ПОРТАТИВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДИМЕТ® для «холодного газодинамического нанесения металлических покрытий»

Оборудование ДИМЕТ® обеспечивает нанесение высококачественных металлических покрытий на основе составов из: алюминия, меди, цинка, никеля, олова, свинца и баббитов.  Технология напыления «Димет» основывается на процессе газодинамического напылении металлов — «холодное газодинамическое напыление», и позволяет проводить широкий спектр работ в авторемонте, восстановительных работ широкого круга изделий, при которых ремонтируемая деталь нагревается не больше температуры работающего двигателя (а именно в общих случаях 50-70 градусов), локально и точно!

Вашему вниманию статья о применении ДИМЕТ в авторемонте.

Малая температура нагрева напыляемого металла чрезвычайно важна при ремонте радиаторов, трубок кондиционеров, нанесении и восстановлении электропроводящих покрытий.

Короткометражный фильм о технологии ДИМЕТ® на портале «Российские технологии и научные разработки».

Смотреть видеоролик «Применение аппарата ДИМЕТ® в авторемонте».

Наше участие в выставках и демонстрация оборудования в работе.

Фотографии, видео и комментарии в нашем Инстаграме.

Из-за сравнительно низких температур напыления металлов, технологию ДИМЕТ® часто называют «холодной сваркой», что все же не совсем правильно. Оборудование предназначено для нанесения металлов в производстве изделий и при выполнении широкого спектра авторемонтных и восстановительных работ.  Вес аппаратов от 8 кг до 19 кг.

Аппараты  ДИМЕТ® широко используются в автосервисах и авторемонтных мастерских.

Оборудование ДИМЕТ® прекрасно себя зарекомендовало при применении в следующих областях (примеры с фотографиями в колонке справа): 

• Авторемонт (здесь ДИМЕТ получил широкое распространение — для устранения повреждений двигателя, ремонта автокондиционеров, агрегатов и кузова автомобиля).

• При повышении мощности и КПД газотурбинных установок магистральных газопроводов.

• Восстановление посадочных мест подшипников.

• Защита сварных швов (например — глушителя автомобиля).

• Герметизация течей жидкостей и газов (ремонт автокондиционеров и радиаторов охлаждения автомобилей).

• Восстановление утраченных объемов металла (ремонт ГБЦ, коленвалов, узлов и деталей автомобиля, дефектов литья, механических дефектов деталей).

•  Нанесение электропроводящих покрытий (обогрев заднего стекла автомобиля). 

•  Нанесение жаростойких покрытий.

• Антикоррозионная защита кузова автомобиля.
•  Нанесение подслоев для пайки.
•  Различные спецприменения (реставрация скульптур, декоративные работы и т.д.).

Малый вес и компактные габариты позволяют напылять металлы оборудованием ДИМЕТ® не только в стационарных условиях автомастерской, но и полевых условиях (выезд к клиенту для авторемонта, устранение дефектов габаритных узлов и агрегатов).

Мы всегда рекомендуем пройти бесплатное обучение работе с оборудованием ДИМЕТ® в специализированной лаборатории, наши специалисты поделятся с Вами наработками и навыками. На оборудование предоставляется гарантия производителя, осуществляется постгарантийное обслуживание. Обеспечивается поставка всех расходных материалов — порошков, сменных элементов.                                                                                    

Телефон и факс: +7(48439)2-17-80,  +7(495)785-61-49,  8-916-918-97-54
E-mail: [email protected]  [email protected]

Технология напыления металлов ДИМЕТ

Технология нанесения металлов на поверхность деталей и изделий, реализуемая оборудованием ДИМЕТ® производимого «Обнинским центром порошкового напыления», использует газодинамический метод нанесения покрытий. Процесс является относительно новым, а основанная на нем технология динамической металлизации ДИМЕТ («DYMET» — «dynamic metallization») пока не изложена в учебниках и методических пособиях. Однако уже накоплен опыт применения технологии ДИМЕТ® как на многих крупных предприятиях так и на предприятиях малого бизнеса.

На основе алюминия, меди, цинка, никеля, олова, свинца в настоящее время разработано более 2-х десятков видов порошковых материалов для нанесения покрытий. Все эти порошки могут быть нанесены в разных режимах с помощью оборудования ДИМЕТ®.

Газодинамическим методом наносятся жаростойкие покрытия, которые обеспечивают защиту вплоть до 1000-1100 градусов Цельсия. Электропроводность в среднем составляет 80-90 % электропроводности объемного материала. Коррозионная стойкость зависит от характеристик агрессивной среды.

Метод разработан на основе открытого в 80-х годах 20-го века эффекта закрепления твердых частиц, движущихся со сверхзвуковой скоростью, на поверхности при соударении с ней. Технология напыления реализованная в установках ДИМЕТ® хорошо известна на предприятиях автосервиса, металлургического, нефтегазового и энергетического комплекса России, и получила заслуженное признание.

Оборудование ДИМЕТ® сертифицировано по системе ГОСТ Р. Сертификат соответствия N РОСС RU.ТН02.Н00580.

_______________________________________________________________________

Разработчик и производитель ДИМЕТ®: Обнинский центр порошкового напыления (ООО»ОЦПН»)
Россия, 249030. Россия, Калужская область,
г. Обнинск, ул.Университетская, здание 50, корп. 1, ком. 4191,
Телефон и факс: +7(48439)2-17-80,  8-916-918-97-54
E-mail: [email protected]  [email protected]

 

Ведущая в России и мире компания по разработке и производству оборудования для нанесения металлических покрытий | Публикации компании Обнинский центр порошкового напыления | Оборудование для нанесения металлических покрытий | Машиностроение. Металлообработка

18 июня 2012

Обнинский центр порошкового напыления

Олег Клюев

Директор

Родился 22.01.1947 в Ростовской области. Окончил физический факультет Ростовского государственного университета. Еще во время практики был направлен в Институт экспериментальной метеорологии (Обнинск), после окончания вуза остался в нем работать. Прошел путь от младшего научного сотрудника до заведующего отделом. С 1991 параллельно с работой в институте начал заниматься коммерческой деятельностью. С 1996 – директор Обнинского центра порошкового напыления. Кандидат физико-математических наук. Лауреат Премии Правительства.

В машиностроении, как в производстве продукции, так и в ремонте машин и технологического оборудования, широко используются металлические покрытия. Их задача – обеспечивать специальные свойства поверхностей деталей: коррозионностойкость, износостойкость, герметичность, электропроводность и т.д. В промышленности существует ряд технологий создания металлических покрытий — металлизация в расплавах, гальваническое нанесение, нанесение покрытий с помощью электродуговых, газопламенных и газоплазменных установок, и др. Специалисты Обнинского центра порошкового напыления («ОЦПН») разработали принципиально новую технологию нанесения металлических покрытий, за которую в 2011 получили Премию Правительства РФ в области науки техники. Технология получила название ДИМЕТ (динамическая металлизация), на ее основе было разработано и запущено в серийное производство оборудование с товарным знаком ДИМЕТ^®. Сегодня установки ДИМЕТ^® работают более чем на 1500 предприятий России. Кроме того, оборудование ДИМЕТ^® успешно эксплуатируется в США, Канаде, Японии, Австралии, Германии, Нидерландах, Франции, Финляндии, Италии, Болгарии, Турции, Украине, Белоруссии, Казахстане, и других странах. Об этой уникальной технологии и оборудовании рассказывает один из разработчиков – директор «ОЦПН» Олег Федорович Клюев.

Олег Федорович, что представляет собой технология ДИМЕТ?

Ее суть состоит в том, что частицы порошка металла, смешанные с частицами порошка керамики, ускоряются сжатым воздухом до сверхзвуковой скорости (400-600 м/с) и на этой скорости взаимодействуют с поверхностью детали, создавая на ней металлическое покрытие любой толщины. Ключевая особенность нашей технологии, очень важная для ее применения, заключается в том, что нанесение металла на подложку осуществляется без заметного теплового воздействия – поверхность детали, на которую наносится покрытие, нагревается очень слабо. В результате деталь не деформируется, не возникают внутренние напряжения. Особенно это важно для деталей сложной конфигурации – с тонкими стенками, которые очень требовательны к изменению геометрии, чувствительны к деформации.

Технология ДИМЕТ позволяет наносить металлические покрытия не только на металлы, но и на стекло, керамику, камень, бетон. К настоящему времени технология позволяет наносить покрытия из алюминия, цинка, меди, олова, свинца, баббитов, никеля.

Как была открыта эта технология?

До 90-х годов мы с коллегами являлись сотрудниками Института экспериментальной метеорологии (Обнинск) и занимались исследованиями верхней атмосферы Земли, в частности, вопросами взаимодействия высокоскоростных частиц с различными поверхностями. Естественно, мы накопили большой опыт и знания в области сверхзвукового удара. Во время экспериментов мы наблюдали, что на скоростях примерно 500 м/с, металлические частицы закрепляются на поверхности. Но тогда нас этот диапазон скоростей не интересовал.

После распада СССР государство фактически перестало финансировать научные исследования, в том числе и те, в которых мы работали. Как и многие в то время, мы были вынуждены искать новые способы дальнейшего существования. И мы – несколько друзей и единомышленников — решили разработать из наблюдавшегося нами явления коммерческую технологию. Это потребовало значительных усилий по поиску инвесторов, созданию экспериментальных стендов, организации исследований и разработок, изучению патентных материалов в этой области. Мы выяснили, что обнаруженное нами явление закрепления высокоскоростных твердых частиц на поверхности было впервые открыто новосибирскими учеными. В качестве ускоряющего газа в своих исследованиях они использовали очень дорогой газ — гелий. Мы же в своих исследованиях использовали воздух – дешевый и легкодоступный газ. Нам удалось найти собственные оригинальные физические и конструкторские решения, которые позволили создать свою версию технологии, существенно отличающуюся от новосибирского подхода. Все наши разработки защищены патентами России и ряда ведущих промышленно-развитых стран.

Сегодня в кругах международных исследователей методов напыления металлических покрытий и инженеров-практиков способ нанесения металлических покрытий с помощью твердых и холодных частиц, ускоренных газовым потоком, получил название cold spray – холодное газодинамическое напыление. За версией технологии, разрабатываемой новосибирскими учеными и их последователями, закрепилось название «холодное газодинамическое напыление высокого давления» — high-pressure cold spray. Технология, разработанная нашим предприятием, получила название «холодное газодинамическое напыление низкого давления» — low-pressure cold spray. Пока мы являемся единственной в мире компанией, которая разрабатывает эту технологию напыления.

Расскажите об оборудовании, разработанном на основе технологии ДИМЕТ: какие задачи оно решает, и в каких отраслях промышленности применяется.

Мы серийно выпускаем несколько моделей оборудования ДИМЕТ^® — 404, 405, 412, 421, 423, а также автоматизированные комплексы и вспомогательное оборудование (пылезащитная камера ПЗК-С5, сопловой блок СББ-03, аппарат СД-6).

Установки ДИМЕТ^® применяются для восстановления утраченных объемов металла (ремонт дефектов литья, механических дефектов деталей), герметизации течей жидкостей и газов, нанесения электропроводящих, антифрикционных и противозадирных покрытий, нанесения подслоев для пайки, антикоррозионной защиты, авторемонта, специальных применений.

Сегодня технология ДИМЕТ используется в различных областях машиностроения. Среди наших заказчиков — «Балтийский завод гидравлического оборудования», «Коломенский завод», «Воткинский завод», «Завод электротехнического оборудования», «Ярославский завод дизельной аппаратуры», «Ижевский механический завод», «Салют», и многие другие.

Наша технология применяется в авиакосмической промышленности – для нанесения металлических покрытий при изготовлении и ремонте деталей техники, которые невозможно нанести другими способами. Среди клиентов из этой отрасли – ОАО НПО «Сатурн», Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева, НПО «Взлет», НПО «Технология», «Редуктор-ПМ», и т.д.

В нефтегазовой промышленности аппараты ДИМЕТ^® применяются для ремонта нефтедобывающего и газоперекачивающего оборудования. Нашими установками пользуются такие компании, как «Тюментрансгаз», «Сургутнефтегаз», «НТС-Лидер», ОАО «Дорогобуж», ОАО «Каустик», и мн. др.

В атомной энергетике, судостроении, судоремонте, железнодорожном транспорте – наши аппараты используются для антикоррозионной защиты деталей механизмов и ремонта подшипников скольжения. В электротехнике – для нанесения электропроводящих слоев и подслоев для пайки на изделия из металлов, стекла, керамики. Технология широко используется в ремонте автомобилей, дорожной и военной техники. Даже в декоративно-прикладном искусстве с помощью оборудования ДИМЕТ^® специалисты восстанавливают исторические скульптурные памятники. Например, на Исаакиевском соборе и Петропавловской крепости скульптуры ангелов ремонтировались с помощью нашего оборудования.

Какой комплекс услуг вы предлагаете к вашему оборудованию?

Мы оказываем гарантийное и постгарантийное обслуживание оборудования, поставляем расходные порошковые материалы, запасные части и сменные модули для оборудования. Также наша компания проводит обучение работе на установках ДИМЕТ^®. Помимо производства оборудования, мы разработали и серийно выпускаем линейку расходных материалов: это металлические порошки, адаптированные для использования в наших установках.

В чем отличие газодинамического метода нанесения металлических покрытий перед традиционными?

Газодинамический метод обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами. Самое важное то, как говорилось выше, что при нанесении покрытий оказывается незначительное тепловое воздействие на покрываемое изделие — изделие в зоне нанесения покрытия не нагревается выше 100-150 С^o. Это исключает возникновение внутренних напряжений в изделиях и их деформацию, а также окисление материалов покрытия и детали. Во-вторых, покрытие наносится в воздушной атмосфере при нормальном давлении. В-третьих, технология нанесения покрытий экологически безопасна (отсутствуют высокие температуры, опасные газы и излучения, нет химически агрессивных отходов, требующих специальной нейтрализации). В-четвертых, поток напыляемых частиц является узконаправленным и имеет небольшое поперечное сечение. Это позволяет, в отличие от традиционных газотермических методов напыления, наносить покрытия на локальные (с четкими границами) участки поверхности изделий.

Кроме того, оборудование ДИМЕТ^® отличается компактностью, мобильностью, технически доступно практически для любого промышленного предприятия, может встраиваться в автоматизированные линии, не требует высококвалифицированного персонала для своей эксплуатации. По сути, оборудование ДИМЕТ^® — это инструмент, как, например, дрель или сварочный аппарат, которым должно и может владеть любое машиностроительное или ремонтное предприятие.

Как планируете дальше развивать вашу компанию?

Мы не останавливаемся на достигнутом, специалисты «ОЦПН» постоянно работают над повышением надежности и производительности оборудования, улучшением технологических характеристик с учетом потребностей промышленного рынка в металлических покрытиях, расширением перечня напыляемых материалов.

Что такое холодный спрей | VRC Metal Systems

Холодное напыление, также называемое сверхзвуковым осаждением частиц, представляет собой высокоэнергетический процесс твердофазного покрытия и уплотнения порошка. Это эффективный метод нанесения металлов, металлических сплавов и смесей металлов для различных целей.

Холодное распыление использует электрически нагретый газ-носитель под высоким давлением, такой как азот или гелий, для ускорения металлических порошков через сверхзвуковое сопло Лаваля выше критической скорости для сцепления частиц. Механизм связывания представляет собой комбинацию механического сцепления и металлургического связывания в результате рекристаллизации на сильно напряженных границах раздела частиц.

Холод спрей может создавать смеси металлических и неметаллических частиц с образованием покрытия или отдельно стоящей конструкции посредством баллистического столкновения с подложка. Процесс холодного напыления применим к коррозионно-стойким покрытиям. (цинк и алюминий), восстановление и ремонт размеров (никель, нержавеющая сталь) стали, титана и алюминия), износостойкие покрытия (карбид хрома – никель-хром, карбид вольфрама – кобальт, вольфрам-медь), экранирование компонентов и конструкций от электромагнитных помех (EMI), высокое покрытия из разнопрочных материалов для уникальных производственных решений, а также выездной ремонт узлов и систем.

Преимущества холодного распыления

Использование холодного распыления вместо термического распыления имеет много преимуществ, в том числе:

• Очень низкое тепловложение без «зоны термического влияния»
• Структурные свойства могут быть достигнуты
• Нет реального ограничения толщины наплавки
• Высокая эффективность депозита обычно > 80%
• Прочность сцепления > 10 тыс. фунтов на кв. дюйм [68 МПа]
• Прочность покрытия > 40 тысяч фунтов на квадратный дюйм [275 МПа]
• Пористость обычно < 1%
• Микроструктура и свойства порошка сохраняются
• Отсутствие образования оксидов, разложение сплава, улавливание продуктов сгорания
• Остаточные напряжения сжатия в покрытии, а не растяжения

Как действует холодный спрей

Наблюдения за микроструктурой

Холодный спрей демонстрирует некоторые интересные микроструктурные характеристики:

1. Поскольку процесс происходит быстро (<1 с), практически нет времени для окисления частиц или фазового превращения, даже если в качестве газа-носителя используется воздух. или подвергая частицу воздействию высоких температур.
2. Покрытия демонстрируют признаки истинной динамической рекристаллизации и образования нанозерен на границах раздела частиц.
3. Покрытия обычно имеют высокую плотность дислокаций и, следовательно, такую ​​же или более высокую твердость, чем основной сплав.
4. Таким образом, покрытия также обычно имеют гораздо более низкую пластичность, чем основной металл, однако холодное распыление под высоким давлением может иметь пластичность 3-5% или более.
5. Подвод холодного напыления к подложке можно свести к минимуму, и было показано, что он не создает измеримой зоны термического влияния (ЗТВ) в подложках из алюминиевых сплавов, таких как 7075.

Физика и металлургия

Используя очень высокие скорости частиц, вы можете создавать металлические покрытия, которые в два-десять раз прочнее, чем обычные покрытия для термического напыления, в зависимости от наносимого материала. Ступенчатое изменение характеристик является результатом перехода от преимущественно механической блокировки к преимущественно металлургической связи, возникающей в результате высокой степени рекристаллизации на сильно напряженных границах раздела частиц. Чем больше степень рекристаллизации на границах частиц, тем ближе свойства покрытия к балансовым значениям для деформируемых материалов.

Материалы для холодного напыления

Холодное напыление было успешно продемонстрировано на очень широком диапазоне металлических, керамических и термореактивных полимерных материалов. Хотя материалы ниже не являются исчерпывающими, они представляют некоторые из месторождений, которые мы специально оценили на сегодняшний день с помощью нашей системы.

Алюминиевые сплавы

Al 6061

Наиболее распространенный высокопрочный алюминиевый сплав, прочность при холодном напылении > 40 ksi [275 МПа] при сохранении > 3% пластичности.

Алюминий 7075

При использовании в аэрокосмической отрасли этот сплав обеспечивает высочайшую прочность холодного напыления (> 60 ksi) [413 МПа].

Al 2024

Также широко используется в аэрокосмической промышленности, достигая прочности более 50 ksi [344 МПа] с удлинением 4-6% после распыления.

Стальные сплавы

Адгезионная прочность > 10 тысяч фунтов на кв. дюйм [68 МПа]

Адгезионная прочность > 10 тысяч фунтов на кв. дюйм [68 МПа]

Адгезионная прочность > 10 тыс. фунтов на кв. дюйм [68 МПа]

Медные сплавы

CP Медь на 1100 Cu Адгезионная прочность > 10 тысяч фунтов на квадратный дюйм [68 МПа] Твердость: 180 HV

Адгезия > 10 ksi [68 МПа] Прочность на растяжение > 56 тысяч фунтов на квадратный дюйм [386 МПа]

500A Cu

Медь на алюминии 7075 Адгезионная прочность > 10 тысяч фунтов на квадратный дюйм [68 МПа] Твердость: 190 HV

Прочие материалы и сплавы

CP Никель на алюминии Адгезионная прочность > 10 тысяч фунтов на квадратный дюйм [68 МПа] Прочность на сдвиг с 3 проушинами > 18 тысяч фунтов на квадратный дюйм [124 МПа] Твердость: 210 HV

CP Титан на Ti 6Al-4V Адгезионная прочность > 10 тысяч фунтов на квадратный дюйм [68 МПа]

Нерж. сталь 316 + CrC

Адгезионная прочность > 10 тыс. фунтов на кв. дюйм [68 МПа]
Высокая прочность > 100 тыс. фунтов на кв. дюйм [689 МПа]
Твердость: 407 HV

Ti + BAM — уникальная высокая твердость и патент BAM

9000 материал с низким коэффициентом трения, разработанный AMES и может быть лицензирован New Tech Ceramics.

Холодное напыление в сравнении с термическим напылением

Холодное напыление относится к семейству процессов термического напыления; однако он имеет самые низкие общие температуры и самые высокие скорости из семейства тепловых распылителей. В результате покрытия холодного напыления наносятся в твердом состоянии и обладают самой высокой прочностью по сравнению с любым процессом термического напыления.

Покрытия для холодного напыления обычно могут сохранять объемную микроструктуру порошка, за исключением областей экстремальной пластической деформации на границах частиц, где может происходить динамическая рекристаллизация, приводящая к субмикронной зернистой структуре и высокому уровню сцепления между частицами, и это не увеличивает содержание оксида в покрытии выше базового уровня кислорода, присутствующего в исходном порошке. Поскольку это твердофазный процесс, покрытия обычно находятся в состоянии остаточного напряжения при сжатии, а не при растяжении. Это может оказать положительное влияние на усталостную и механическую прочность покрытия.

Преимущества холодного напыления по сравнению с термическим напылением

• Отсутствие зоны термического влияния
• Отсутствие окисления материалов холодного напыления
• Более прочные покрытия для большинства металлических сплавов толщина напыления
• Минимальные требования к маскировке благодаря сфокусированному пути распыления частиц
• Отсутствие токсичных паров
• Точный контроль температуры газа
• Ручное управление

Для чего полезен холодный спрей?

Холодное распыление оказалось полезным и экономичным решением для
различных промышленных применений, в том числе:

• Авиакосмическая промышленность
• Морская промышленность
• Автомобильная промышленность
• Тяжелое оборудование
6 Энергетика
• Военная промышленность

• Получите эксклюзивный 12-страничный информационный пакет , чтобы узнать, как VRC помогает другим инженерным организациям максимизировать эффективность своего бизнеса для бесплатно

  Метод холодного напыления для покрытий и аддитивного производства.

  Материалы и технические ресурсы . Это первая в своем роде установка холодного распыления высокого давления (HPCS), устанавливаемая в любом академическом институте Индии.
  
  Рождение новых технологий часто является результатом целенаправленных методологических исследований, анализа и напряженной работы. Тем не менее, это не всегда так. Исторически случайных открытия привели к новым идеям, которые в конечном итоге привели к ценным научным изобретениям , таким как открытие пенициллина Александром Флемингом в 1928 году при изучении стафилококка или микроволнового эффекта П. Л. Спенсером в 1945 году, когда он работал возле радиолокационной трубки.

  Одно примечательное случайное открытие было сделано в середине 1980-х годов, когда ученые Института теоретической и прикладной механики Российской академии наук (ИТПМ РАН) в Новосибирске обнаружили метод холодного напыления при изучении взаимодействия двухфазных потоков с погруженными поверхностями тела [1].

  Двухфазные потоки — это интерактивные потоки двух отдельных фаз. Они могут быть переходного , разделенного или рассеянного типа. В данном случае это был газ, несущий частицы (диспергированный двухфазный поток).

  
  Учитывая влияние двухфазных потоков на поле течения и параметры потока и их влияние при достижении поверхности тела на состояние последнего и его аэродинамические свойства, д-р Антолли Папырин и его коллеги провели несколько экспериментов в аэродинамической трубе на моделях, подвергнутых к сверхзвуковому двухфазному потоку.

  Однако в ходе своей работы они наблюдали неожиданное явление, когда при превышении критической скорости частиц при относительно низких температурах происходил сдвиг от эрозии поверхности мишени к быстро увеличивающемуся осаждению частиц [1].

  После дальнейшего изучения этого явления и определения его будущих перспектив они превратили его в технологию покрытия и назвали Cold Spray со ссылкой на другие технологии термического напыления, требующие для работы гораздо более высоких температур [2].

  Холодное напыление (сверхзвуковое осаждение частиц) является последним дополнением к семейству технологий термического напыления , которые использовались с прошлого века для нанесения толстых покрытий на поверхности в авиационной, военно-морской, электрической и других областях. Холодное напыление, также известное как «холодное газодинамическое напыление» , представляет собой просто расширение технологии термического напыления, которое помогает получить свойства и области применения, недоступные для традиционной технологии.

  RUAG Australia доказывает использование технологии сверхзвукового осаждения частиц.

  Определение

  Холодное напыление (CS) — это процесс твердофазного осаждения , в котором используются частицы твердого порошка, разгоняемые до сверхзвуковых скоростей с помощью сужающегося-расширяющегося сопла Лаваля по направлению к целевой подложке [3]. Эта технология следует тому же механизму, что и процессы термического напыления покрытия HVOF/HVAF, особенно с точки зрения увеличения скорости частиц, но отличается от них относительно низкой температурой, которая обычно ниже точки плавления материала напыляемых частиц.

  Преимущества и недостатки

  Его значительное преимущество по сравнению с традиционными методами термического напыления заключается в его независимости от тепловой энергии исходного порошка. Вместо этого он опирается только на высокую кинетическую энергию частиц , что позволяет избежать плавления обычного материала и быстрого затвердевания при ударе. Это также снижает образование 90 194 зон термического влияния (ЗТВ) 90 195 , что приводит к меньшему индуцированному напряжению.

  Частицы порошка в CS претерпевают экстремальную пластическую деформацию из-за их баллистического удара, что приводит к механизму сцепления, известному как « Адиабатическая сдвиговая нестабильность », который приклеивает частицы к подложке при достижении или превышении критической скорости удара, поскольку их кинетическая энергия преобразуется в термические и механические деформации [4].

  Ученые GE объединяют газодинамическую технологию осаждения «холодным распылением» с робототехникой и машинным обучением для создания и ремонта металлических деталей с использованием аддитивного производства с большей точностью.

  Прочие преимущества CS [3]:

  • Улучшенные механические свойства и усталостная долговечность покрытия
  • Отсутствие выделения токсичных паров
  • Удержание начальных фаз частиц )
  • Высокая твердость, низкое напряжение затвердевания и толстые покрытия
  • Отсутствие образования интерметаллидов при покрытии различных металлов
  • Низкое количество дефектов и окисления
  • Более высокая скорость подачи порошка и 100% повторное использование частиц
  • Высокая плотность, твердость и низкая пористость
  • Точный контроль температуры газа
  • Повышенная безопасность эксплуатации благодаря отсутствию высокотемпературных струй частиц

  его недостатки. Его критические недостатки можно увидеть в:

  • Высокая стоимость из-за большого расхода газа, особенно гелия
  • Неэффективность для твердых и хрупких материалов

  Параметры процесса и компоненты

  Холодное напыление в основном используется для металлов, керамики, полимеров, металлических матриц и керамических композитов . Средний размер частиц составляет от 1 мкм до 50 мкм. Дальнейшие усовершенствования в CS позволили расширить диапазон размеров частиц до 250 мкм [5]. Скорость частиц в основном колеблется от 500 м/с до 1500 м/с. Воздух, гелий и газообразный азот обычно используются в CS.

  Блок управления газом, устройство подачи порошка, электронагреватель и сопло де Лаваля составляют основные элементы системы холодного распыления.

  Чтобы обеспечить хорошее качество покрытия и деталей, необходимо тщательно учитывать некоторые ключевые параметры:

  • Давление газа , которое играет важную роль в поддержании скорости частиц
  • Материал подложки с покрытием
  • Минимальное расстояние от сопла до подложки
  • Тип используемого газа (т. е. азот или гелий)
  • Конструкция и ориентация сопла
  • Качество исходного порошка и морфология
  • Температура , при которой осуществляется процесс

  Основные методы холодного напыления

  Процесс холодного напыления в основном подразделяется на Низкое давление CS и CS и 901

  Холодное распыление под высоким давлением

  В HPCS частицы порошка вводятся перед соплом. Высокое давление увеличивает плотность газа, что помогает разгонять частицы порошка до гораздо более высоких скоростей. Впоследствии скорости дополнительно увеличиваются с помощью сопла с более высокой степенью расширения [3].

  HPCS может работать с азотом и гелием в качестве газа-носителя частиц при давлениях выше 1,5 МПа, с расходом 2 м3/мин. Преимущества HPCS можно наблюдать в улучшенных механических свойствах и в его совместимости с азотом и воздухом в качестве газовых сред. Обладает способностью образовывать более толстые и плотные покрытия , в дополнение к отдельно стоящим структурам с низким содержанием оксидов и пористостью (~1%).

  Холодное распыление под низким давлением

  С другой стороны, LPCS, представленный Van Steenkiste в 2002 г. [4], представляет собой усовершенствованный процесс CS, в котором частицы вводятся после горловины сопла.

  Здесь используется сжатый газ при давлении ниже давления окружающей среды (0,5-1,0 МПа) с расходом менее 2 м3/мин. Ключевыми в этом процессе являются более крупные частицы (до 250 мкм), что позволяет уменьшить образование оксидов из-за их относительно меньшего отношения поверхности к объему.
  Металлические, керамические и смешанные частицы порошка могут использоваться в LPCS.

  Изображение установки холодного распыления. (1) Порошковый питатель 1; (2) Пороховой питатель 2; (3) Роботизированная рука; (4) Пистолет для холодного распыления; (5) Форсунка для холодного распыления; (6) Стадия образца; (7) Газовый обогреватель. [10]

  Применение и перспективы на будущее

  Процесс нанесения покрытия холодным напылением в основном используется для нанесения покрытий , ремонта и изготовления компонентов . Высокая плотность, превосходная скорость наплавки и улучшенная адгезия сделали технологию холодного напыления привлекательной для применения в производстве и ремонте деталей, имеющих форму, близкую к заданной.

  Аддитивное производство

  Наиболее интересным применением холодного напыления является аддитивное производство [8]. Холодное напыление выделяется среди новых аддитивных технологий, таких как SLM (селективное лазерное плавление) , EBM (электронно-лучевое плавление) и прямое осаждение металла , благодаря высокой скорости, низкой стоимости и повторяемости.

  Обычно используется там, где требуется быстрое изготовление деталей с низкими допусками. Он имеет высокую прочность сцепления, низкий уровень отходов материала, низкое энергопотребление и позволяет изготавливать более крупные детали, чем другие методы аддитивного производства.

  Материалы, используемые для производства компонентов или гибридных деталей с CS, включают титан, цинк, нержавеющую сталь, алюминий и суперсплавы; даже экзотические материалы, такие как ниобий и композиты с металлической матрицей , являются возможными вариантами.

  Ремонт компонентов

  Другой ценной областью применения холодного распыления является ремонт поврежденных компонентов . Холодное напыление стало эффективной альтернативой традиционным термическим процессам , которые вызывают остаточное напряжение в компонентах, что может привести к выходу их из строя.

  Его способность ремонтировать компоненты на месте в короткие сроки и с низкими затратами, не нарушая окружающей конструкции, позволила компании стать видным игроком в области ремонта автомобильных и авиационных компонентов , изготовленных из таких материалов, как магний, титан и суперсплавы.

  Одним из больших преимуществ CS при ремонте компонентов является восстановление разнородных материалов, что помогает улучшить механические свойства детали, такие как коррозионная стойкость и износостойкость.

  Перспективы на будущее

  Другие области применения в будущем, где ожидается распространение процесса холодного напыления , включают интеллектуальные конструкции, биомедицинские приложения и фотоэлектрические приложения.

  • Покрытия для холодного напыления, такие как связующие покрытия NiCrAlY, также использовались в качестве тепловых барьеров на турбинах современных реактивных двигателей .
  • Гидроксиапатит (ГАП) уже использовался в биомедицинских целях с помощью традиционных процессов термического напыления, но проложит путь для новых медицинских исследований с использованием процесса холодного напыления.
  • Стенты, чипы для анастомозов и устройства для защиты от эмболии — вот некоторые из потенциальных применений, в которых может использоваться технология холодного распыления [9].

  GE (General Electric), VRC Metal Systems, Oerlikon Metco и ASB Industries — компании, которые в настоящее время активно участвуют в этой технологии, с предполагаемым увеличением на 6,7% всего рынка термического напыления, состоящего из порошков и оборудования .

  Заключение

  После случайного открытия, сделанного доктором Папыриным и его коллегами более 30 лет назад, технология холодного распыления приобрела большую популярность среди ученых и изобретателей, и по всему миру было подано множество патентов.

  Сегодня он стал жизненно важным процессом в мире производства , и с его интеграцией в многочисленные приложения можно утверждать, что у такой технологии очень многообещающее будущее.

  Свяжитесь с экспертами в области технологии холодного распыления.

  «Материаловедение — одна из важных областей науки этого века. Я хотел бы внести каждый свой вклад в развивающийся мир материалов, используя свои знания через Matmatch».

  
  Джейнум Пармар
  Материаловед, инженер

  Список литературы:

  [1] А. Папырин, В. Косарев, С. Клинков, А. Алхимов, В. Фомин, Технология холодного напыления, Elsevier, 2006.
  [2] Т. Хуссейн, Д. Терехо Мартин, А. Макдональд, «Помимо традиционных покрытий: обзор функции термического напыления и интеллектуальных покрытий», Журнал технологии термического напыления, том 28, выпуск 4, стр. 598-644, 2019 [Проверено: 5 июля 2019 г.].
  [3] VRCMetal Systems, «Что такое технология холодного напыления», [онлайн]. [Доступ: 7 июля 2019 г.].
  [4] А. Мориди, М. Гуальяно, М. Дао, С. М. Хассани Гангарадж, «Холодное напыление: обзор систем материалов и перспективы на будущее», Journal of Surface Engineering, Vol.30, Issue.6, pp.369 -395, 2014 [По состоянию на 5 июля 2019 г. ].
  [5] TH Van Steenkiste, «Способ получения покрытия с использованием процесса кинетического распыления с крупными частицами и соплами для него», патент США 662379.6Б1. 5 апреля 2002 г.
  [6] FST Technologies, «Системы распыления холодного газа», [Онлайн]. [Доступ: 6 августа 2019 г.].
  [7] Н.Б.С. Магагула, Н. Сакс, И. Ботеф. «Истирание шламом холодного напыления покрытий WC-4 мас.% Ni в синтетической шахтной воде», Журнал Южноафриканского института горного дела и металлургии, 116 (4), стр. 333–337, 2019 г. [Доступ: 6 августа 2019 г.].
  [8] С. Инь, П. Кавальер, Б. Олдуэлл, Р. Дженкинс, «Производство и ремонт с применением холодного напыления: основы и применение», Журнал аддитивного производства Springer, том 21, стр. 628-650, 2018 г. [Доступно: 9июль 2019].
  [9] Дж. Виллафуэрте, Modern Cold Spray: Materials, Process, and Applications, Springer, 2015.
  [10] Эрозионные характеристики армированных частицами композитных покрытий с металлической матрицей, полученных совместным осаждением холодным газодинамическим напылением — Научный рисунок на ResearchGate. [по состоянию на 23 марта 2020 г.]

  *Эта статья является работой приглашенного автора, указанного выше. Приглашенный автор несет полную ответственность за точность и законность своего содержания. Содержание статьи и выраженные в ней взгляды принадлежат исключительно этому автору и не отражают точку зрения Matmatch или каких-либо нынешних или прошлых работодателей, академических учреждений, профессиональных обществ или организаций, с которыми автор в настоящее время или ранее был связан.

  Технология холодного напыления и технология термического напыления – HTS Coatings

  В мире поверхностных покрытий существует множество вариантов продления срока службы деталей, и большинство из них так или иначе очень похожи. В то время как термическое напыление существует уже давно, холодное напыление появилось относительно недавно и было разработано где-то в 1980-х и 90-х годах. Хотя холодное напыление технически является разновидностью термического напыления, его применение не требует процесса горения, как в большинстве случаев термического напыления. Холодное напыление и термическое напыление различаются по трем основным параметрам; параметры процесса, материалы покрытия и получаемые свойства покрытия.

  Различия параметров процесса

  Первое, что вы заметите, это термин «холодный» и «тепловой». Он рисует четкую картину того, как различаются эти процессы. Холодное напыление использует кинетическую энергию с высокой скоростью, чтобы деформировать частицы материала и прикрепить их к поверхности детали. Это означает, что в то время как технологический газ нагревается от 90 до 2000°F, температура частиц обычно остается ниже 400°F. Газы в холодном распылении нагреваются не для нагревания частиц порошка, а для увеличения скорости газ и, следовательно, материальные частицы. Этому также способствует использование сопла внутри пистолета-распылителя для достижения сверхзвуковых скоростей. Другие процессы термического напыления, такие как спрей HVAF и плазменное напыление, могут иметь температуру от 3500° до 35500°F. HVAF и HVOF также могут достигать сверхзвуковых скоростей с использованием аналогичной технологии форсунок.

  Рисунок 1. «Режимы температуры/скорости для обычных процессов термического напыления по сравнению с технологией холодного напыления» Источник: Справочник ASM, том 5A, Технология термического напыления различные формы сырья для этого. Термическое напыление использует множество различных исходных материалов в зависимости от того, какой процесс вы используете. Дуговое распыление использует электричество, в то время как в более качественном процессе HVAF используются водород, азот и пропан. Холодное распыление основано на газообразном азоте или гелии, а иногда и просто на воздухе, для создания скорости, необходимой для деформации частиц материала и нанесения его на подложку.

  Покрытия для холодного распыления наносятся распылительной системой низкого или высокого давления. Высокое давление работает примерно при 300-1000 фунтов на квадратный дюйм, а низкое давление работает ниже 300 фунтов на квадратный дюйм. Они также отличаются тем, что низкое давление впрыскивает порошковый материал после горловины сопла, а высокое давление впрыскивает его перед горловиной сопла. Высокое давление используется для нанесения высокопрочных металлов и сплавов, а низкое давление используется для распыления более мягких металлов и смесей металлов и керамических порошков.

  Различия в материалах покрытия

  При использовании холодного и термического напыления применяются одинаковые материалы покрытия. Большая разница заключается в размере частиц порошка, который можно распылять. Холодное распыление может распылять гораздо более мелкие частицы, включая нанокристаллические порошки. Порошки для холодного напыления обычно имеют размер зерна от 1 до 50 мкм, тогда как порошки для термического напыления варьируются от 10 до 100 мкм в зависимости от конкретного процесса термического напыления. Некоторые процессы термического напыления, такие как пламя и дуга, могут напылять материалы в форме проволоки.

  Хотя холодным распылением можно распылять многие материалы, он еще не был надежным при распылении экономически доступных карбида вольфрама или керамики. Эти способы холодного распыления еще не полностью разработаны, но уже доступны некоторые комбинации нанокристаллов. Холодное напыление лучше всего подходит для более пластичных материалов, таких как бронза, нержавеющая сталь, цинк и алюминий. Технологии все еще разрабатываются для распыления более твердых и хрупких материалов, для которых, как правило, требуется высокая температура для нанесения покрытия методом термического напыления.

  Различия в свойствах покрытий

  Покрытия для холодного и термического напыления имеют в основном одинаковые свойства, поскольку они в значительной степени зависят от наносимого исходного материала. В чем преимущество холодного распыления, так это в окислении материала. Окисление — это химическое взаимодействие, которое может происходить во время распыления, когда металлические частицы окисляются на своей поверхности. Поскольку холодное напыление использует пластическую деформацию частиц материала с высокой скоростью, а не плавление под действием тепла, частицы находятся в твердом состоянии, когда они контактируют с деталью, и поэтому не подвергаются окислению. При термическом напылении на поверхности частиц действительно происходит небольшое окисление.

   

  Рис. 2. Характер покрытий методом термического напыления. Источник [1] ​​

   

  Хотя окисление может отрицательно сказаться на коррозии, прочности и обрабатываемости; он также может повысить твердость и износостойкость покрытия. Окисление можно смягчить в процессах термического напыления, контролируя параметры процесса, такие как зазор, уменьшая параметры пламени, используя инертную среду или используя охлаждение сжатым воздухом.

  Хотя выбор материала во многом определяет свойства покрытия, эти процессы различаются остаточным напряжением, которое они создают в покрытии после напыления. Холодное напыление приводит к остаточным напряжениям сжатия, тогда как термическое напыление вызывает остаточное напряжение растяжения. Хотя механизм сцепления холодных спреев тщательно не исследован, по крайней мере, из легкодоступных источников, считается, что он в основном представляет собой механическое сцепление и некоторую металлургическую связь между границами раздела частиц. Эта металлургическая связь между частицами в сочетании с остаточным сжимающим напряжением, как правило, означает меньшую вероятность образования трещин в покрытии. Как и в случае с большинством других свойств покрытия при термическом напылении, потенциальное растрескивание можно уменьшить за счет правильно подобранных параметров напыления.

  Выбор между холодным напылением и термическим напылением

  Холодное напыление — это новая технология покрытия, разработанная для применения при низких температурах напыления. Он хорошо подходит для авиационной промышленности и некоторых специальных применений, поскольку допускает минимальную деформацию деталей. Это отличное низкотемпературное решение. Хотя и он, и термическое напыление предлагают аналогичные материалы покрытия, термическое напыление может быть более экономичным решением в некоторых обстоятельствах и предлагается более широким кругом поставщиков. Как и в случае любого покрытия с термическим напылением, включая холодное напыление, выбор материала и процесса напыления зависит от ваших приоритетов.

  Если у вас есть деталь, которая склонна к деформации, но вам нужно антикоррозийное покрытие премиум-класса, то решение для нанесения покрытия с холодным напылением — это решение, на которое стоит обратить внимание. Если вас больше заботит твердость покрытия и износостойкость, то некоторые другие варианты термического напыления, такие как HVOF и HVAF, могут быть лучшими вариантами. Будучи относительно новой технологией, холодное напыление имеет свои ограничения, как и любой процесс термического напыления. Будет интересно посмотреть, куда эта новая технология приведет индустрию термического напыления в будущем.

   

  Сверхзвуковое холодное напыление для энергетических и экологических целей: технология одноэтапного масштабируемого покрытия для передовых материалов с микро- и нанотекстурой

  [1] Maynard AD, Nat. Нанотехнологии 2015, 10, 1005. [PubMed] [Google Scholar]

  [2] Скотт Дж., Наука 2007, 315, 954. [PubMed] [Google Scholar]

  [3] Yu Z, Zhang Q, Li L, Chen Q, Niu X, Liu J, Pei Q, Adv. Матер 2011, 23, 664. [PubMed] [Google Scholar]

  [4] Ye L, Yong K-T, Liu L, Roy I, Hu R, Zhu J, Cai H, Law WC, Liu J, Wang K, Liu J , Liu Y, Hu Y, Zhang X, Swihart MT, Prasad PN, Nat. Нанотехнологии 2012, 7, 453. [PubMed] [Google Scholar]

  [5] Xu F, Zhu Y, Adv. Матер 2012, 24, 5117. [PubMed] [Google Scholar]

  [6] Sun DM, Liu C, Ren WC, Cheng HM, Small 2013, 9, 1188. [PubMed] [Google Scholar]

  [7] Chabot V, Higgins D, Yu A, Xiao X, Chen Z, Zhang J, Energy Environ. наука 2014, 7, 1564. [Google Scholar]

  [8] Lopez-Varo P, Bertoluzzi L, Bisquert J, Alexe M, Coll M, Huang J, Jimenez-Tejada JA, Kirchartz T, Nechache R, Rosei F, Phys . Представитель 2016, 653, 1. [Google Scholar]

  [9] An S, Jo HS, Kim DY, Lee HJ, Ju BK, Al-Deyab SS, Ahn JH, Qin Y, Swihart MT, Yarin AL, Adv. Матер 2016, 28, 7149. [PubMed] [Google Scholar]

  [10] Gupta S, Qiao L, Zhao S, Xu H, Lin Y, Devaguptapu SV, Wang X, Swihart MT, Wu G, Adv. Энергия Матер 2016, 6, 1601198. [Google Scholar]

  [11] Kelly PJ, Arnell RD, Vacuum 2000, 56, 159. [Google Scholar]

  [12] Саракинос К., Алами Дж., Константинидис С., Surf. Пальто. Технол 2010, 204, 1661. [Google Scholar]

  [13] Lee YH, Zhang XQ, Zhang W, Chang MT, Lin CT, Chang KD, Yu YC, Wang JTW, Chang CS, Li LJ, Adv. Матер 2012, 24, 2320. [PubMed] [Google Scholar]

  [14] Zhang Y, Zhang L, Zhou C, Acc. хим. Рез 2013, 46, 2329. [PubMed] [Google Scholar]

  [15] Mattox DM, Handbook of Physical Vapor Deposition (Pvd) Processing, William Andrew, Norwich: 2010. [Google Scholar]

  [16] Pandey PA, Bell GR, Rourke JP, Sanchez AM, Elkin MD, Hickey BJ, Wilson NR, Small 2011, 7, 3202. [PubMed] [Google Scholar]

  [17] Fauchais P, Heberlein JV, Boulos MI, Основы термического напыления: от порошка к детали, Springer, Нью-Йорк: 2014. [Google Академия]

  [18] Hardwicke CU, Lau Y-C, J. Therm. Технология распыления 2013, 22, 564. [Google Scholar]

  [19] Dorfman MR, Sharma A, J. Therm. Технология распыления 2013, 22, 559. [Google Scholar]

  [20] Padture NP, Gell M, Jordan EH, Science 2002, 296, 280. [PubMed] [Google Scholar]

  [21] Espallargas N, Future Development of Thermal Spray Coatings: Types, Designs, Manufacture and Applications, Woodhead Publishing, Cambridge: 2015. [Google Scholar]

  [22] Villafuerte J, Modern Cold Spray: Materials, Process, and Applications, Springer International Publishing, Cham: 2015. [Google Академия]

  [23] Li W, Yang K, Yin S, Yang X, Xu Y, Lupoi R, J. Mater. науч. Технол 2018, 34, 440. [Google Scholar]

  [24] Lee J-G, Kim D-Y, Kang B, Kim D, Al-Deyab SS, James SC, Yoon SS, Comput. Матер. наука 2015, 108, 114. [Google Scholar]

  [25] Assadi H, Kreye H, Gärtner F, Klassen T, Acta Mater 2016, 116, 382. [Google Scholar]

  [26] Raoelison RN, Xie Y, Sapanathan T, Planche MP, Kromer R, Costil S, Langlade C, Addit. Мануф 2018, 19, 134. [Google Scholar]

  [27] Шампанское V, Хелфрич Д., Международные обзоры материалов 2016, 61, 437. [Google Scholar]

  [28] Dykhuizen R, Smith M, J. Therm. Технология распыления 1998, 7, 205. [Google Scholar]

  [29] Gilmore D, Dykhuizen R, Neiser R, Smith M, Roemer T, J. Therm. Технология распыления 1999, 8, 576. [Google Scholar]

  [30] Dykhuizen R, Smith M, Gilmore D, Neiser R, Jiang X, Sampath S, J. Therm. Технология распыления 1999, 8, 559. [Google Scholar]

  [31] Kwon EH, Cho SH, Han JW, Lee CH, Kim HJ, Met. Матер. Интерн. 2005, 11, 377. [Google Scholar]

  [32] Huang R, Fukanuma H, J. Therm. Технология распыления 2012, 21, 541. [Google Scholar]

  [33] Park J-J, Lee M-W, Yoon SS, Kim H-Y, James SC, Heister SD, Chandra S, Yoon W-H, Park DS, Ryu J, J. Therm. Технология распыления 2011, 20, 514. [Google Scholar]

  [34] Lee M-W, Park J-J, Kim D-Y, Yoon SS, Kim H-Y, James SC, Chandra S, Coyle T, J. Therm. Технология распыления 2011, 20, 1085. [Google Scholar]

  [35] Park JJ, Lee JG, James SC, Al-Deyab SS, Ahn S, Yoon SS, Comput. Матер. наука 2015, 101, 66. [Google Scholar]

  [36] Grujicic M, Saylor JR, Beasley DE, DeRosset W, Helfrich D, Appl. Серф. наука 2003, 219, 211. [Google Scholar]

  [37] Grujicic M, Zhao C, DeRosset W, Helfrich D, Mater. Дес 2004, 25, 681. [Google Scholar]

  [38] Stoltenhoff T, Kreye H, Richter H, J. Therm. Технология распыления 2002, 11, 542. [Google Scholar]

  [39] Assadi H, Gärtner F, Stoltenhoff T, Kreye H, Acta Mater 2003, 51, 4379. [Google Scholar]

  [40] Borchers C, Gärtner F, Stoltenhoff T, Assadi H, Kreye H, J. Appl. Физ. 2003, 93, 10064. [Google Scholar]

  [41] Borchers C, Gärtner F, Stoltenhoff T, Kreye H, J. Appl. Физ. 2004, 96, 4288. [Google Scholar]

  [42] Borchers C, Gärtner F, Stoltenhoff T, Kreye H, Acta Mater 2005, 53, 2991. [Google Scholar]

  [43] Stoltenhoff T, Borchers C, Gärtner F, Kreye H, Surf. Пальто. Технол 2006, 200, 4947. [Google Scholar]

  [44] Gärtner F, Stoltenhoff T, Voyer J, Kreye H, Riekehr S, Kocak M, Surf. Пальто. Технол 2006, 200, 6770. [Google Scholar]

  [45] Schmidt T, Gaertner F, Kreye H, J. Therm. Технология распыления 2006, 15, 488. [Google Scholar]

  [46] Schmidt T, Gärtner F, Assadi H, Kreye H, Acta Mater 2006, 54, 729. [Google Scholar]

  [47] Schmidt T, Assadi H, Gärtner F, Richter H, Stoltenhoff T, Kreye H, Klassen T, J. Therm. Технология распыления 2009, 18, 794. [Google Scholar]

  [48] Assadi H, Schmidt T, Richter H, Kliemann J-O, Binder K, Gärtner F, Klassen T, Kreye H, J. Therm. Технология распыления 2011, 20, 1161. [Google Scholar]

  [49] Li CJ, Li WY, Surf. Пальто. Технол 2003, 167, 278. [Google Scholar]

  [50] Li C-J, Li W-Y, Wang Y-Y, Surf. Пальто. Технол 2005, 198, 469. [Google Scholar]

  [51] Li W-Y, Li C-J, J. Therm. Технология распыления 2005, 14, 391. [Google Scholar]

  [52] Li C-J, Li W-Y, Liao H, J. Therm. Технология распыления 2006, 15, 212. [Google Scholar]

  [53] Li W-Y, Liao H, Li C-J, Li G, Coddet C, Wang X, Appl. Серф. наука 2006, 253, 2852. [Google Scholar]

  [54] Li C-J, Wang H-T, Zhang Q, Yang G-J, Li W-Y, Liao H, J. Therm. Технология распыления 2010, 19, 95. [Google Scholar]

  [55] Li W, Guo X, Yu M, Liao H, Coddet C, J. Therm. Технология распыления 2011, 20, 252. [Google Scholar]

  [56] Morgan R, Fox P, Pattison J, Sutcliffe C, O’Neill W, Mater. латынь 2004, 58, 1317. [Google Scholar]

  [57] Pattison J, Celotto S, Khan A, O’neill W, Surf. Пальто. Технол 2008, 202, 1443. [Google Scholar]

  [58] Lupoi R, O’Neill W, Surf. Пальто. Технол 2010, 205, 2167. [Google Scholar]

  [59] Vucko MJ, King PC, Poole AJ, Carl C, Jahedi MZ, de Nys R, Biofouling 2012, 28, 239. [PubMed] [Google Scholar]

  [60] Cormier Y, Dupuis P, Jodoin B, Corbeil A, J. Therm. Технология распыления 2013, 22, 1210. [Google Scholar]

  [61] Dupuis P, Cormier Y, Fenech M, Corbeil A, Jodoin B, Int. J. Тепломассоперенос 2016, 93, 301. [Google Scholar]

  [62] Kim D-Y, Park J-J, Lee J-G, Kim D, Tark SJ, Ahn S, Yun JH, Gwak J, Yoon KH, Chandra S, J. Therm. Технология распыления 2013, 22, 1092. [Google Scholar]

  [63] Lee J-G, Lee J-H, An S, Yoon JY, Choi J-W, Kang MG, Lee JI, Song H.-e., Al-Deyab SS, James SC , J. Alloys Compd 2017, 695, 3714. [Google Scholar]

  [64] Lee JG, Kim DY, Kim TG, Lee JH, Al-Deyab SS, Lee HW, Kim JS, Yang DH, Yarin AL, Yoon SS, Adv. Матер. Интерфейсы 2017, 4, 1700075. [Google Scholar]

  [65] Van Steenkiste T, Smith J, J. Therm. Технология распыления 2004, 13, 274. [Google Scholar]

  [66] Raletz F, Vardelle M, Ezo’o G, Surf. Пальто. Технол 2006, 201, 1942. [Google Scholar]

  [67] Phani PS, Rao DS, Joshi S, Sundararajan G, J. Therm. Технология распыления 2007, 16, 425. [Google Scholar]

  [68] Hussain T, McCartney D, Shipway P, Zhang D, J. Therm. Технология распыления 2009, 18, 364. [Google Scholar]

  [69] Venkatesh L, Chavan NM, Sundararajan G, J. Therm. Технология распыления 2011, 20, 1009. [Google Scholar]

  [70] Choi W, Li L, Luzin V, Neiser R, Gnäupel-Herold T, Prask H, Sampath S, Gouldstone A, Acta Mater 2007, 55, 857. [Google Scholar]

  [71] King PC, Jahedi M, Appl. Серф. наука 2010, 256, 1735. [Google Scholar]

  [72] Zou Y, Qin W, Irissou E, Legoux J-G, Yue S, Szpunar JA, Scr. Матер 2009 г., 61, 899. [Google Scholar]

  [73] Лима Р., Картикеян Дж., Кей С., Линдеманн Дж., Берндт С. Тонкие твердые пленки. 2002, 416, 129. [Google Scholar]

  [74] Kang H-K, Kang SB, Scr. Матер 2003, 49, 1169. [Google Scholar]

  [75] Kim H-J, Lee C-H, Hwang S-Y, Mater. науч. англ. А 2005, 391, 243. [Google Scholar]

  [76] Ajdelsztajn L, Schoenung JM, Jodoin B, Kim GE, Metall. Матер. Транс. А 2005, 36, 657. [Google Scholar]

  [77] Ghelichi R, MacDonald D, Bagherifard S, Jahed H, Guagliano M, Jodoin B, Acta Mater 2012, 60, 6555. [Google Scholar]

  [78] Bu H, Yandouzi M, Lu C, MacDonald D, Jodoin B, Surf. Пальто. Технол 2012, 207, 155. [Google Scholar]

  [79] Goldbaum D, Shockley JM, Chromik RR, Rezaeian A, Yue S, Legoux J-G, Irissou E, J. Therm. Технология распыления 2012, 21, 288. [Google Scholar]

  [80] Lee J-G, Kim D-Y, Kang B, Kim D, Song H.-e., Kim J, Jung W, Lee D, Al-Deyab SS, James SC , Acta Mater 2015, 93, 156. [Google Scholar]

  [81] Jo HS, Lee J-G, An S, Kim TG, James SC, Choi J, Yoon SS, Int. J. Тепломассоперенос 2017, 113, 210. [Google Scholar]

  [82] Jo HS, Kim MW, Kim TG, An S, Park HG, Lee JG, James SC, Choi J, Yoon SS, Int. Дж. Терм. наука 2018, 132, 26. [Google Scholar]

  [83] Kang B, Lee KD, Lee J.-g., Choi J-W, Yoon SS, Kang Y, Lee H.-s., Kim D, J. Therm . Технология распыления 2016, 25, 465. [Google Scholar]

  [84] Kim M-W, Kim TG, Jo HS, Lee J-G, James SC, Choi MS, Kim WY, Yang JS, Choi J, Yoon SS, Int. J. Тепломассоперенос 2018, 123, 1120. [Google Scholar]

  [85] Lee JG, Kim DY, Lee JH, Sinha-Ray S, Yarin AL, Swihart MT, Kim D, Yoon SS, Adv. Функц. Матер 2017, 27, 1602548. [Google Scholar]

  [86] Lee J-G, Lee J-H, An S, Kim D-Y, Kim TG, Al-Deyab SS, Yarin AL, Yoon SS, J. Mater. хим. А 2017, 5, 6677. [Google Scholar]

  [87] Lee J-G, An S, Kim T-G, Kim M-W, Jo H-S, Swihart MT, Yarin AL, Yoon SS, ACS Appl. Матер. Интерфейсы 2017, 9, 35325. [PubMed] [Google Scholar]

  [88] Jo HS, Kim TG, Lee JG, Kim MW, Park HG, James SC, Choi J, Yoon SS, Int. J. Тепломассоперенос 2018, 123, 397. [Google Scholar]

  [89] Kim T-G, Lee J-G, Park C-W, Jo H-S, Kim M-W, van Hest MF, Cho D-H, Chung Y-D, Yoon SS, J. Alloys Compd 2018, 739, 653. [Google Scholar]

  [90] An S, Joshi BN, Lee J-G, Lee MW, Kim YI, Kim M.-w., Jo HS, Yoon SS, Catal. Сегодня 2017, 295, 14. [Google Scholar]

  [91] Kim DY, Sinha-Ray S, Park JJ, Lee JG, Cha YH, Bae SH, Ahn JH, Jung YC, Kim SM, Yarin AL, Adv. Функц. Матер 2014, 24, 4986. [Google Scholar]

  [92] Новоселов К.С., Гейм А.К., Морозов С.В., Цзян Д., Чжан Ю., Дубонос С.В., Григорьева И. В., Фирсов А.А. 2004, 306, 666. [PubMed] [Google Scholar]

  [93] Lin T, Tang Y, Wang Y, Bi H, Liu Z, Huang F, Xie X, Jiang M, Energy Environ. наука 2013, 6, 1283. [Google Scholar]

  [94] Kim KS, Zhao Y, Jang H, Lee SY, Kim JM, Kim KS, Ahn JH, Kim P, Choi JY, Hong BH, Nature 2009, 457, 706. [PubMed] [Google Scholar]

  [95] Chandrashekar BN, Deng B, Smitha AS, Chen Y, Tan C, Zhang H, Peng H, Liu Z, Adv. Матер 2015, 27, 5210. [PubMed] [Google Scholar]

  [96] Wang X, Zhi L, Müllen K, Nano Lett 2008, 8, 323. [PubMed] [Google Scholar]

  [97] Wöbkenberg PH, Eda G, Leem DS, De Mello JC, Bradley DD, Chhowalla M, Anthopoulos TD, Adv. Матер 2011, 23, 1558. [PubMed] [Google Scholar]

  [98] Tung VC, Allen MJ, Yang Y, Kaner RB, Nat. Нанотехнологии 2009, 4, 25. [PubMed] [Google Scholar]

  [99] Kymakis E, Savva K, Stylianakis MM, Fotakis C, Stratakis E, Adv. Функц. Матер 2013, 23, 2742. [Google Scholar]

  [100] Gilje S, Han S, Wang M, Wang KL, Kaner RB, Nano Lett 2007, 7, 3394. [PubMed] [Google Scholar]

  [101] Bai M, Xie K, Yuan K, Zhang K, Li N, Shen C, Lai Y, Vajtai R, Ajayan P, Wei B, Adv. Матер 2018, 30, 1801213. [PubMed] [Google Scholar]

  [102] An S, Kim D-Y, Lee JG, Jo HS, Kim M.-w., Al-Deyab SS, Choi J, Yoon SS, Int. J. Тепломассоперенос 2016, 98, 124. [Google Scholar]

  [103] Yoon H, Kim M.-w., Kim H, Kim D-Y, An S, Lee J-G, oshi BN, Jo HS, Choi J, Al-Deyab SS , Междунар. J. Тепломассоперенос 2016, 101, 198. [Google Scholar]

  [104] Kim SD, Lee J-G, Kim T-G, Rana K, Jeong JY, Park JH, Yoon SS, Ahn J-H, Carbon 2018, 139, 195. [Google Scholar]

  [105] Jacobson P, Stöger B, Garhofer A, Parkinson GS, Schmid M, Caudillo R, Mittendorfer F, Redinger J, Diebold U, J. Phys. хим. латынь 2011, 3, 136. [Google Scholar]

  [106] Lee J-G, Kim D-Y, Mali MG, Al-Deyab SS, Swihart MT, Yoon SS, Nanoscale 2015, 7, 19027. [PubMed] [Google Scholar]

  [107] Lee KD, Park MJ, Kim D-Y, Kim SM, Kang B, Kim S, Kim H, Lee HS, Kang Y, Yoon SS, ACS Appl . Матер. Интерфейсы 2015, 7, 19043. [PubMed] [Google Scholar]

  [108] Li X, Rui M, Song J, Shen Z, Zeng H, Adv. Функц. Матер 2015, 25, 4929. [Google Scholar]

  [109] Jiang F, Chen D, Li R, Wang Y, Zhang G, Li S, Zheng J, Huang N, Gu Y, Wang C, Nanoscale 2013, 5, 1137. [PubMed] [Google Scholar]

  [110] Damjanovic D, Rep. Prog. Физ. 1998, 61, 1267. [Google Scholar]

  [111] Park KI, Jeong CK, Ryu J, Hwang GT, Lee KJ, Adv. Энергия Матер 2013, 3, 1539. [Google Scholar]

  [112] Lee KY, Kim D, Lee JH, Kim TY, Gupta MK, Kim SW, Adv. Функц. Матер 2014, 24, 37. [Google Scholar]

  [113] Seung W, Yoon HJ, Kim TY, Ryu H, Kim J, Lee JH, Lee JH, Kim S, Park YK, Park YJ, Adv. Энергия Матер 2017, 7, 1600988. [Google Scholar]

  [114] Lee SW, Lee YS, Heo J, Siah SC, Chua D, Brandt RE, Kim SB, Mailoa JP, Buonassisi T, Gordon RG, Adv. Энергия Матер 2014, 4, 1301916. [Google Scholar]

  [115] Lee YS, Chua D, Brandt RE, Siah SC, Li JV, Mailoa JP, Lee SW, Gordon RG, Buonassisi T, Adv. Матер 2014, 26, 4704. [PubMed] [Google Scholar]

  [116] Jang YJ, Jang JW, Choi SH, Kim JY, Kim JH, Youn DH, Kim WY, Han S, Lee JS, Nanoscale 2015, 7, 7624. [PubMed] [Google Scholar]

  [117] Lee Y, Leu I, Liao C, Chang S, Wu M, Yen J, Fung K, Electrochem. Твердотельное письмо 2006, 9, А207. [Google Scholar]

  [118] Биджани С., Габас М., Мартинес Л., Рамос-Баррадо Дж., Моралес Дж., Санчес Л. Тонкие твердые пленки 2007, 515, 5505. [Google Scholar]

  [119] Рай П., Хан Р., Радж С., Маджи С.М., Пак К.К., Ю Ю.Т., Ли И.Х., Сехар П.К., Наномасштаб 2014, 6, 581. [PubMed] [Google Scholar]

  [120] Chiang C-Y, Chang M-H, Liu HS, Tai CY, Ehrman S, Ind. Eng. хим. Рез 2012, 51, 5207. [Google Scholar]

  [121] Masudy-Panah S, Siavash Moakhar R, Chua CS, Tan HR, Wong TI, Chi D, Dalapati GK, ACS Appl. Матер. Интерфейсы 2016, 8, 1206. [PubMed] [Google Scholar]

  [122] Guo X, Diao P, Xu D, Huang S, Yang Y, Jin T, Wu Q, Xiang M, Zhang M, Int. Дж. Водородная энергия 2014, 39, 7686. [Google Scholar]

  [123] Lim Y-F, Chua CS, Lee CJJ, Chi D, Phys. хим. хим. Физ. 2014, 16, 25928. [PubMed] [Google Scholar]

  [124] Wang P, Ng YH, Amal R, Nanoscale 2013, 5, 2952. [PubMed] [Google Scholar]

  [125] Basnet P, Zhao Y, Catal. науч. Технол 2016, 6, 2228. [Google Scholar]

  [126] Lee JG, Kim D-Y, Lee J-H, Kim M.-w., An S, Jo HS, Nervi C, Al-Deyab SS, Swihart MT, Yoon SS , Приложение ACS. Матер. Интерфейсы 2016, 8, 15406. [PubMed] [Google Scholar]

  [127] Ким Т.Г., Джоши Б., Пак К.В., Сэмюэл Э., Ким М.В., Суихарт М.Т., Юн С.С., J. Alloys Compd 2019.

  [128] Чхве Х., Ли Дж. Г., Май XD, Beard MC, Yoon SS, Jeong S, Sci. Представитель 2017, 7, 622. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

  [129] Дирин Д.Н., Дрейфус С., Боднарчук М.И., Недельку Г., Папагиоргис П., Ицкос Г., Коваленко М.В., Дж. Ам. хим. Соц 2014, 136, 6550. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

  [130] Lee MW, An S, Latthe SS, Lee C, Hong S, Yoon SS, ACS Appl. Матер. Интерфейсы 2013, 5, 10597. [PubMed] [Google Scholar]

  [131] Ярин А.Л., Пурдейхими Б., Рамакришна С. Основы и применение микро- и нановолокон, издательство Кембриджского университета, Кембридж: 2014. [Google Scholar]

  [132] An S, Hong JH, Song KY, Lee MW, Al-Deyab SS, Kim JJ, Yarin AL, Yoon SS, Cellulose 2017, 24, 951. [Google Scholar]

  [133] An S, Kang DJ, Yarin AL, Nanoscale. 2018, 10, 16591. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

  [134] An S, Sankaran A, Yarin AL, ACS Appl. Матер. Интерфейсы 2018, 10, 37749. [PubMed] [Google Scholar]

  [135] Ярин А.Л., Ли М.В., Ан С., Юн С.С. Самовосстанавливающиеся нанотекстурированные сосудистые инженерные материалы, Vol. 105, Springer Nature Switzerland AG, Чам: 2019. [Google Scholar]

  [136] Sinha-Ray S, Lee MW, Sinha-Ray S, An S, Pourdeyhimi B, Yoon SS, Yarin AL, J. Mater. хим. С 2013, 1, 3491. [Google Scholar]

  [137] An S, Lee C, Liou M, Jo HS, Park JJ, Yarin AL, Yoon SS, ACS Appl. Матер. Интерфейсы 2014, 6, 13657. [PubMed] [Google Scholar]

  [138] Бурлаков И., Йирковский Дж., Каван Л., Боллхорн Р., Хейманн Р., Дж. Photochem. Фотобиол., А 2007, 187, 285. [Google Scholar]

  [139] Бакши С.Р., Сингх В., Балани К., Маккартни Д.Г., Сил С., Агарвал А., Surf. Пальто. Технол 2008, 202, 5162. [Google Scholar]

  [140] Tao Y, Xiong T, Sun C, Jin H, Du H, Li T, Appl. Серф. наука 2009, 256, 261. [Google Scholar]

  [141] Чо С., Такаги К., Квон Х., Сео Д., Огава К., Кикучи К., Кавасаки А., Surf. Пальто. Технол 2012, 206, 3488. [Google Scholar]

  [142] Pialago EJT, Kwon OK, Park CW, Appl. Терм. анг 2013, 56, 112. [Google Scholar]

  [143] Li W, Huang C, Yu M, Liu D, Feng Y, Liao H, Surf. Пальто. Технол 2014, 239, 95. [Google Scholar]

  [144] Kumar S, Reddy SK, Joshi SV, Surf. Пальто. Технол 2017, 318, 62. [Google Scholar]

  [145] Raoelison R, Verdy C, Liao H, Mater. Дес 2017, 133, 266. [Google Scholar]

  [146] Kim D-Y, Lee J-G, Joshi BN, Latthe SS, Al-Deyab SS, Yoon SS, J. Mater. хим. А 2015, 3, 3975. [Google Scholar]

  [147] Kim D-Y, Lee J-G, Joshi B, Lee J-H, Al-Deyab SS, Yoon HG, Yang DR, Yarin A, Yoon SS, Appl. Глиняная наука 2016, 120, 142. [Google Scholar]

  [148] Lee J-G, Kim D-Y, Joshi BN, Lee J-H, Lee T-K, Kim J.-s., Yang D.-h., Kim W-Y, Al-Deyab С.С., Юн С.С., Дж. Терм. Технология распыления 2016, 25, 763. [Google Scholar]

  [149] Kim T-G, Park C-W, Lee J-G, Kim M-W, Choi MS, Kim WY, Yang JS, Yoon SS, Ceram. Интерн. 2018, 44, 12934. [Google Scholar]

  [150] Zhou K, Zhu Y, Yang X, Jiang X, Li C, New J Химия 2011, 35, 353. [Google Scholar]

  [151] Fang H, Zhao L, Yue W, Wang Y, Jiang Y, Zhang Y, Electrochim. Акта 2015, 186, 397. [Google Scholar]

  [152] Goriparti S, Miele E, De Angelis F, Di Fabrizio E, Zaccaria RP, Capiglia C, J. Power Sources 2014, 257, 421. [Google Scholar]

  [153] Samuel E, Lee J-G, Joshi B, Kim T-G, Kim M.-w., Seong IW, Yoon WY, Yoon SS, J. Alloys Compd 2017, 715, 161. [Google Scholar]

  [154] Lee J-G, Joshi BN, Lee J-H, Kim T-G, Kim D-Y, Al-Deyab SS, Seong IW, Swihart MT, Yoon WY, Yoon SS, Electrochim. Акта 2017, 228, 604. [Google Scholar]

  [155] Kim T-G, Samuel E, Joshi B, Park C-W, Kim M-W, Swihart MT, Yoon WY, Yoon SS, J. Alloys Compd 2018, 766, 331. [Google Scholar]

  [156] Joshi B, Lee J-G, Samuel E, Jo HS, Kim T-G, Swihart MT, Yoon WY, Yoon SS, J. Alloys Compd 2017, 726, 114. [Google Scholar]

  [157] An S, Joshi BN, Lee MW, Kim NY, Yoon SS, Appl. Серф. наука 2014, 294, 24. [Google Scholar]

  [158] Joshi B, Samuel E, Kim T-G, Park C-W, Kim Y-I, Swihart MT, Yoon WY, Yoon SS, J. Alloys Compd 2018.

  [159] Li X, Feng Y, Li M, Li W, Wei H, Song D, Adv. Функц. Матер 2015, 25, 6858. [Google Scholar]

  [160] Wang G, Wen Z, Yang Y-E, Yin J, Kong W, Li S, Sun J, Ji S, J. Mater. хим. А 2018, 6, 7557. [Google Scholar]

  [161] Xu H, Chen X, Chen L, Li L. e., Xu L, Yang J, Qian Y, Int. Дж. Электрохим. наука 2012, 7, 7976. [Google Scholar]

  [162] Kim D-Y, Joshi BN, Lee J-G, Lee J-H, Lee JS, Hwang YK, Chang J-S, Al-Deyab S, Tan J-C, Yoon SS, Chem. англ. Дж 2016, 295, 49. [Google Scholar]

  [163] Joshi BN, Lee J-G, An S, Kim D-Y, Lee JS, Hwang YK, Chang J-S, Al-Deyab SS, Tan J-C, Yoon SS, Mater. Дес 2017, 114, 416. [Google Scholar]

  [164] Lee J-G, Joshi BN, Samuel E, An S, Swihart MT, Lee JS, Hwang YK, Chang J-S, Yoon SS, J. Alloys Compd 2017, 722, 996. [Google Scholar]

  [165] Li Y, Liang F, Bux H, Yang W, Caro J, J. Membr. наука 2010, 354, 48. [Google Scholar]

  [166] Xu Y, Xu L, Qi S, Dong Y, Rahman Z. u., Chen H, Chen X, Anal. Химия 2013, 85, 11369. [PubMed] [Google Scholar]

  [167] Cadiau A, Lee JS, Damasceno Borges D, Fabry P, Devic T, Wharmby MT, Martineau C, Foucher D, Taulelle F, Jun CH, Adv. Матер 2015, 27, 4775. [PubMed] [Google Scholar]

  [168] Peters M, Leyens C, Schulz U, Kaysser WA, Adv. англ. Матер 2001, 3, 193. [Google Scholar]

  [169] Jordan A, Kinsey BL, J. Mater. Процесс. Технол 2015, 221, 1. [Google Scholar]

  [170] Lee J-G, Cha Y-H, Kim D-Y, Lee J-H, Lee T-K, Kim W-Y, Park J, Lee D, James SC, Al-Deyab SS, J. Therm . Технология распыления 2015, 24, 1046. [Google Scholar]

  [171] Cao X, Vassen R, Stoever D, J. Eur. Керам. Соц 2004, 24, 1. [Google Scholar]

  [172] Shi F, Wang L, Liu J, Mater. латынь 2006, 60, 3718. [Google Scholar]

  [173] Gurav JL, Jung I-K, Park HH, Kang ES, Nadargi DY, Nanomater J. 2010, 2010, 23. [Google Scholar]

  [174] Randall JP , Meador MAB, Jana SC, ACS Appl. Матер. Интерфейсы 2011, 3, 613. [PubMed] [Google Scholar]

  [175] Li N, Chen Z, Ren W, Li F, Cheng H-M, Proc. Натл. акад. наука 2012, 109, 17360. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

  [176] Lee MG, Park JS, Jang HW, J. Korean Ceram. Соц 2018, 55, 185. [Google Scholar]

  [177] Пак Дж. Дж., Ким Д. И., Ли Дж. Г., Ча Й. Х., Суихарт М.Т., Юн С.С., RSC Adv 2014, 4, 8661. [Google Scholar]

  [178] Latthe SS, An S, Jin S, Yoon SS, J. Mater. хим. А 2013, 1, 13567. [Google Scholar]

  [179] Lee JG, Kim DY, Park JJ, Cha YH, Yoon JY, Jeon HS, Min BK, Swihart MT, Jin S, Al-Deyab SS, J. Am . Керам. Соц 2014, 97, 3660. [Google Scholar]

  [180] Лазарь П., Карлицкий Ф. Е., Юречка П., Кочман М. С., Отепкова Е., Шафаржова К. Р., Отепка М., J. Am. хим. Соц 2013, 135, 6372. [PubMed] [Google Scholar]

  [181] Russo CJ, Passmore LA, Nat. Методы 2014, 11, 649. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

  [182] An S, Jo HS, Song KY, Mali MG, Al-Deyab SS, Yoon SS, Nanoscale 2015, 7, 19170. [PubMed] [Google Scholar]

  [183] ​​Grinning S, Gustavsen A, Time B, Jelle BP, Energy Build 2013, 61, 185. [Google Scholar]

  [184] Носоновский М., Рохатги П.К., Биомиметика в материаловедении: самовосстанавливающиеся, самосмазывающиеся и самоочищающиеся материалы, Springer Science & Business Media, Нью-Йорк: 2011. [Google Scholar]

  [185] Tan JC, Furman JD, Cheetham AK, J. Am. хим. Соц 2009, 131, 14252. [PubMed] [Google Scholar]

  [186] Shekhah O, Liu J, Fischer R, Wöll C, Chem. соц. Преподобный 2011, 40, 1081. [PubMed] [Google Scholar]

  [187] Falcaro P, Ricco R, Doherty CM, Liang K, Hill AJ, Styles MJ, Chem. соц. Преподобный 2014, 43, 5513. [PubMed] [Google Scholar]

  Холодное напыление металла | Металлургия для чайников

  В 1990-х годах было внедрено холодное напыление (часто называемое газодинамическим холодным напылением). Первоначально метод был разработан в России при случайном наблюдении за быстрым образованием покрытий при экспериментировании с эрозией частицами мишени, подвергнутой воздействию высокоскоростного потока, загруженного мелкодисперсным порошком, в аэродинамической трубе. При холодном напылении частицы разгоняются до очень высоких скоростей газом-носителем, нагнетаемым через сужающееся-расширяющееся сопло типа Лаваля.

  Холодное напыление металла

  Холодное напыление — одно из многих названий для описания процесса твердофазного покрытия, в котором используется высокоскоростная газовая струя для ускорения частиц порошка к подложке, в результате чего металлические частицы пластически деформируются и уплотняются при ударе. Термин «холодное распыление» относится к относительно низкой температуре процесса, которая обычно намного ниже точки плавления распыляемого материала.

  При ударе твердые частицы с достаточной кинетической энергией пластически деформируются и металлургически связываются с подложкой, образуя покрытие. Критическая скорость, необходимая для образования связи, зависит от свойств материалов, размера порошка и температуры. Мягкие металлы, такие как Cu и Al, лучше всего подходят для холодного напыления, но сообщалось о покрытии других материалов (W, Ta, Ti, MCrAlY, WC-Co и т. д.) холодным напылением.

  Преимущества покрытий холодного напыления включают:

  • Низкотемпературное нанесение (по сравнению с процессами термического напыления)
  • Очень низкая степень окисления
  • Не оказывает вредного воздействия на чувствительные к температуре зернистые структуры (например, наноструктурированные, аморфные)
  • Благоприятные остаточные напряжения сжатия
  • Градиентные отложения
  • Подходит для многих материалов подложки (металлы, стекло, композиты)
  • Покрытия с высокой плотностью и низкой пористостью (обычно <0,5 %)
  • Минимальная деформация подложки при толщине от (0,005″)
  • Минимальные требования к подготовке поверхности.

  Эффективность осаждения порошков сплавов обычно низка, а диапазон параметров процесса и подходящих размеров порошков узок. Для ускорения порошков до более высокой скорости используются более мелкие порошки (<20 микрометров). Можно разогнать частицы порошка до гораздо более высокой скорости, используя технологический газ, имеющий высокую скорость звука (гелий вместо азота). Однако гелий дорог, а его расход и, следовательно, потребление выше. Для улучшения способности к ускорению газообразный азот нагревают примерно до 900 C. В результате повышается эффективность осаждения и прочность на разрыв.

  Еще в 1980-х годах, во время практического развития технологии холодного распыления, были запатентованы два метода впрыскивания распыляемых материалов в сопло, что привело к тому, что сегодня известно как высокое давление: впрыск порошка перед горлом распылительного сопла из подача газа высокого давления и низкого давления: впрыскивание порошка в расширяющуюся часть распылительного сопла из источника газа низкого давления.

  Принцип действия холодного распыления под высоким давлением

  При холодном распылении под высоким давлением гелий или азот под высоким давлением, до 1000 фунтов на кв. дюйм, предварительно нагревается до 1000 °C и затем подается через сужающееся-расширяющееся сопло ДеЛаваль . В сопле расширение газа приводит к преобразованию энтальпии в кинетическую энергию, которая разгоняет поток газа до сверхзвукового режима — 1000 м/с — при снижении его температуры. Порошковое сырье вводится аксиально в газовый поток перед горловиной сопла. Ускоренные твердые частицы ударяются о подложку с достаточной кинетической энергией, чтобы вызвать механическое и/или металлургическое сцепление.

  Принцип действия холодного распыления низкого давления

  При холодном распылении низкого давления воздух или азот при относительно низком давлении — 80–140 фунтов на кв. дюйм — также предварительно нагреваются до 550°C, а затем подаются через сопло ДеЛаваль. На расширяющейся стороне сопла нагретый газ ускоряется примерно до 600 м/с. Порошковое сырье вводится ниже по потоку в расширяющейся секции и ускоряется по направлению к подложке. По мере того, как область применения технологии холодного распыления расширяется до новых и уникальных областей применения, на рынке появляется все больше коммерчески доступных, готовых к использованию систем холодного распыления.

  Хотя процесс все еще явно находится на экспериментальной стадии, консорциум, занимающийся исследованием холодного напыления, планирует использовать эту технологию для создания прочных покрытий на компонентах авиационных двигателей и нанесения слоев проводящих металлов на подложки для использования в качестве теплостойких подложек. капотная автомобильная электроника. Другие возможные области применения этого метода включают изготовление послойно малодефектных мелких деталей, соединение химически разнородных материалов с помощью связей, которые постепенно осуществляют переход от одного состава материала к другому, а также в качестве низкотемпературной альтернативы сварке.

  Технология холодного напыления относится к более широкому семейству процессов термического напыления и не может заменить ни один из хорошо зарекомендовавших себя методов термического напыления. Вместо этого ожидается, что технология холодного напыления дополнит и расширит область применения термического напыления.

  Холодное напыление считается членом семейства термических напылений и также известно как:

  • Газодинамическое напыление
  • Высокоскоростное порошковое напыление
  • Кинетическое распыление
  • Металлизация кинетической энергии
  • Сверхзвуковое осаждение частиц

  В своем нынешнем состоянии холодное напыление все чаще используется в различных отраслях промышленности для снижения коррозии чувствительных материалов, таких как: магниевые и алюминиевые сплавы; восстановление поверхности; изготовление мишеней для распыления; изготовление шинопроводов на обогреваемом стекле; нанесение WC-Co для замены твердого хрома; электро- и теплопроводные покрытия переходных поверхностей; подготовка швов под пайку; и нанесение связующих покрытий NiCrAlY для тепловых барьеров. Для многих из этих применений холодное напыление представляет собой более экономичный метод, поскольку он может фактически исключить или сократить этапы изготовления.

  Процесс холодного напыления идеально подходит для многих типов покрытий, в том числе:

  • Восстановление и герметизация металла — блоки двигателей, отливки, пресс-формы и штампы, сварные швы, ремонт кузова автомобиля, оборудование HVAC, холодильное оборудование, теплообменники
  • Термические барьеры — алюминиевые головки поршней, коллекторы, дисковые тормоза, компоненты авиационных двигателей
  • Рассеивание тепла — медь или алюминий для радиаторов микроэлектроники
  • Износостойкие покрытия — Металлокерамическая матрица, Твердая смазка Матрица с недрагоценными металлами
  • Покрытия с электронной проводимостью. Медные или алюминиевые накладки на металлических, керамических или полимерных компонентах
  • Локальная защита от коррозии — отложения цинка или алюминия на пораженных штурвалах, сварных соединениях или других соединениях
  • Биомедицинские – Биосовместимые/биоактивные материалы для ортопедических имплантатов, протезов, зубных имплантатов

  Для других применений холодное распыление является просто единственным приемлемым решением, особенно для все большего числа нетрадиционных применений. В то время как правила охраны окружающей среды, здоровья и безопасности стали более строгими, интерес к холодному распылению как потенциально более экологичной альтернативе вырос.

  Вам также может понравиться

  Напыление металла Что такое напыление металла? Напыление металла…

  Типы напыления металла Типы напыления металла Термальный спрей, спрей…

  Формование распылением Формование распылением, также известное как литье распылением,…

  Процессы холодной обработки давлением Холодная обработка металлов Холодная обработка — это…

  Холодное распыление на ITSC 2021 – Клуб холодного распыления

  T hermal Spray 2021: Материалы международной конференции по термическому распылению (X = Y, Hf и Si) Связующие покрытия методом холодного распыления для применения при высоких температурах, Кристиан В. Кожокару; Мания Агасибег; Эрик Ириссу, ITSC 2021; 36–43, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0036

  Покрытия MCrAlY холодного напыления на монокристаллических суперсплавах на основе никеля: перспектива подложки, Deliang Guo; Бертран Жодуан; Линруо Чжао, ITSC 2021; 51-59, doi:https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0051

  Исследование и разработка защитных покрытий для деталей конструкции самолета

  Холодное напыление Sn на полимере, армированном углеродным волокном, Jiayu Sun ; Кента Яманака; Акихико Тиба; Юдзи Итикава; Хироки Сайто; Казухиро Огава, ITSC 2021; 75-78, дои: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0075

  Холодное напыление металлических покрытий на полимерных композитах для защиты от удара молнии конструкций самолетов, Ф. Деллоро; А. Шебби; Х. Перрин; Г. Эзо’о; А. Бастьен; Дж. Аскани; А. Тазибт, ITSC 2021; 87-95, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0087

  Характеристика и тестирование механических и химических свойств

  Гибридная аддитивная технология производства — индукционный нагрев холодным распылением, R. Ortiz-Fernandez ; Б. Джодоин, ITSC 2021; 107-114, дои: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0107

  Холодное напыление металлов, керамики и композиционных покрытий с металлической матрицей

  Механические и усталостные свойства армированных алмазами композитов с металлической матрицей меди и алюминия, полученных методом холодного напыления, О. Коварик; Дж. Чижек; С. Инь; Р. Лупой; М. Яновская; Дж. Чапек; Дж. Сигл; Т. Краска, ITSC 2021; 131-138, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0131

  Исследование агломерированных и пористых керамических порошков, подходящих для холодного распыления, Джеффри Селеста; Винсент Гипон; Джамель Миссум-Бензиан, ITSC 2021; 139-146, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0139

  Влияние параметров работы холодного распыления низкого давления на свойства покрытия при металлизации керамических подложек с использованием композитного порошка меди и алюминия, Minjae Yu; Хироки Сайто; Кристель Бернар; Юдзи Итикава; Казухиро Огава, ITSC 2021; 147-152, doi: https://doi. org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0147

  Вольфрамовая броня холодного напыления для первой стены токамака, Ян Чижек; Моника Вилемова; Франтишек Лукач; Мартин Коллер; Ян Кондас; Рити Сингх, ITSC 2021; 153-156, дои: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0153

  Влияние свойств вторичных компонентов при холодном напылении смешанных металлических порошков на полимеры, армированные углеродным волокном, Andre C. Liberati; Ханьцин Че; Стивен Юэ; Фуонг Во, ITSC 2021; 157-166, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0157

  Технология холодного напыления для стойкой к окислению оболочки ядерного топлива, Tyler Dabney; Хвасон Ём; Кайл Куиллин; Ник Покетт; Кумар Шридхаран, ITSC 2021; 167-170, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0167

  Холодное распыление термообработанных порошков Inconel 718, Lorena Perez; Джейк Колберн; Люк Н. Брюэр; Майкл Ренфро; Тим МакКечни, ITSC 2021; 171-176, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0171

  Металлургический подход к разработке термообработки, применяемой к покрытиям холодного напыления из нержавеющей стали 316L, Laury-Hann Brassart; Анн-Франсуаза Гург-Лоранзон; Жак Бессон; Франческо Деллоро; Давид Хабусса; Жиль Роллан, ITSC 2021; 177-188, дои: https://doi. org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0177

  Влияние температуры удара порошка на металлургическое соединение — исследование осаждения мягких частиц на твердой подложке, A. Nastic; Б. Джодоин; Д. Пуарье; Ж.-Г. Легу, ITSC 2021; 189-196, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0189

  Влияние термической обработки на остаточное напряжение холоднонапыленных суперсплавов на основе никеля, Deepika Shrestha; Фардад Азарми; Х.В. Танпонг, ITSC 2021; 197-202, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0197

  Влияние предварительной обработки на подложки для металлических покрытий, изготовленных методом холодного распыления под низким давлением, Хироки Сайто; Хироаки Эбихара; Юдзи Итикава; Казухиро Огава, ITSC 2021; 203-208, doi:https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0203

  Износ и коррозионное поведение покрытий из нержавеющей стали, напыленных холодным газом с использованием закаленного в растворе порошка AISI 316L, Томас Линднер; Пиа Кучманн; Максимилиан Гримм; Мартин Лебель; Йохен Фибиг, ITSC 2021; 209-213, doi: https://doi. org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0209

  Обработка холодным напылением, моделирование и воздействие частиц

  Форма распыления алюминиевых покрытий с прямоугольным поперечным сечением сопла, рассчитанная с помощью вычислительной гидродинамики (CFD) при холодном распылении под высоким давлением, Кадзухико Сакаки; Томики Цубата; Хикару Исогами; Коки Мацуда, ITSC 2021; 214-220, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0214

  Параметрическая модернизация конвергентно-дивергентной форсунки холодного распыления, Флорентина-Луиза Завалан; Альдо Рона, ITSC 2021; 221-228, дои: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0221

  Расчетно-экспериментальный анализ феноменологического поведения газового потока и кинематики частиц во время холодного распыления при низком давлении, Рия Нирина Раоэлисон; Либин Лалу Коитхара; Софи Костиль, ITSC 2021; 229-234, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0229

  Новый метод моделирования для изучения влияния оксидного слоя на металлическую связь в процессе холодного газодинамического напыления, Саид Рахмати; Бертран Жодуан; Р. Г.А. Вейга; А. Суньига, ITSC 2021; 235-240, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0235

  Повышение прочности сцепления с помощью лазерного текстурирования поверхности металлических ремонтных покрытий, нанесенных методом холодного напыления, R. Kromer; Р.Н. Раэлисон; Ю. Данлос; К. Верди; С. Костиль; Х. Ляо, ITSC 2021; 241-246, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0241

  Механизм упрочнения аддитивно изготовленных алюминиевых отложений холодного напыления при низкой эффективности осаждения, Ningsong Fan; Ричард Дженкинс; Пэнфэй Ю; Рокко Лупой; Шуо Инь; Ян Чижек, ITSC 2021; 247-255, дои: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0247

  Моделирование пластичности градиента деформации для оценки пластической деформации материала в процессе холодного газодинамического напыления, Д. Джуринский; С. Даутов; П. Шорников; И. Ш. Ахатов, ITSC 2021; 256-260, doi:https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0256

  Исследование влияния толщины на профиль остаточного напряжения покрытия холодного напыления с помощью анализа методом конечных элементов, Фелипе Торрес; Рубен Фернандес, ITSC 2021; 261-267, doi: https://doi. org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0261

  Улучшенные антибактериальные свойства медных поверхностей с помощью дробеструйной обработки холодным распылением, Марьям Разавипур; Навин Сингх; Бертран Жодуан; Майте Гонсалес; Эмилио Аларкон; Хулио Вильяфуэрте, ITSC 2021; 268-273, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0268

  Материалы и технологии

  Аэрозольное осаждение покрытий Ti3SiC2-MAX-Phase, Андреас Эльзенберг; Фрэнк Гертнер; Томас Классен, ITSC 2021; 340-345, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0340

  Моделирование молекулярной динамики диоксида титана как модельной системы для размерных эффектов при осаждении аэрозолей, Bahman Daneshian; Фрэнк Гертнер; Вольфганг Вебер; Томас Классен; Хамид Ассади; Даниэль Хёч, ITSC 2021; 354-359, doi:https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0354

  Моделирование и моделирование

  Перидинамическое моделирование удара частиц и межфазного связывания в процессе холодного напыления, Baihua Ren; Джун Сонг, ITSC 2021; 396-401, doi: https://doi. org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0396

  Численное моделирование твердых частиц Ti6AI4V, сталкивающихся с подложкой из нержавеющей стали на высокой скорости: влияние температуры частиц, П. Хамсепур; К. Моро; А. Долатабади, ITSC 2021; 402-409, doi:https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0402

  Разработка новых материалов для покрытий

  Электрические свойства половинных покрытий Heusler в зависимости от процесса распыления, Geoffrey Darut; Аксель Портебуа; Людовик Виту; Мари Пьер Планш; Ханьлинь Ляо; Шантану Мишра; Кристоф Кандольфи; Бертран Ленуар, ITSC 2021; 422-430, дои: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0422

  Автомобильная, железнодорожная, тяжелая и морская промышленность

  Изготовление устойчивых к кавитационной эрозии бронзовых покрытий методом термического и кинетического напыления для морских применений, M. Hauer; Ф. Гартнер; С. Кребс; Т. Классен; М. Ватанабэ; С. Курода; В. Креммер; К.-М. Хенкель, ITSC 2021; 553-560, doi:https://doi. org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0553

  Разработка металлокерамических смазочных композиционных покрытий, получаемых методом холодного напыления, для трибологических применений в автомобильной промышленности, G. Garcin; Ф. Деллоро; М. Жанден; Дж-Ф. Хочепьед; К. Гранте; Э. Бидо; С. Буте; М. Жуссе; Э. Бонай; Г. Риво; А. Денуаржан; Дж.К. Эбри; Г. Бувар; Т. Маломм; В. Фридричи, ITSC 2021; 561-568, дои: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0561

  Биомедицинские применения

  Разработка биоактивных покрытий 45S5/PEEK методом распыления холодного газа для ортопедических имплантатов, B. Garrido; В. Альбаладехо-Фуэнтес; И.Г. Кано; С. Доста, ITSC 2021; 578-584, doi:https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0578

  Холодное распыление и производство добавок холодного распыления

  Квалификация распыления холодного газа низкого давления для аддитивного производства меди- Никель-алмазные шлифовальные круги, W. Tillmann; Ю. Заячковски; И. Бауманн; К. Шаак; Д. Бирманн; М. Кипп, ITSC 2021; 590-595, doi:https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0590

  Холодное распыление с помощью лазера для улучшения адгезии мягких материалов к твердым подложкам — исследование медных покрытий на стали, Жан-Габриэль Легу; Бруно Геррейро; Доминик Пуарье; Джейсон Д. Джаллонардо, ITSC 2021; 596-602, doi: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0596

  Новый метод модификации порошка для холодного напыления твердых сталей, Д. Пуарье; Ю. Томас; Б. Геррейро; М. Мартин; М. Агасибег; Э. Ириссу, ITSC 2021; 603-610, дои: https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0603

  Гибридные металлические покрытия на полимерных композитах, Panteha Fallah; Стивен Юэ; Андре Макдональд, ITSC 2021; 611-615, doi:https://doi.org/10.31399/asm.cp.itsc2021p0611

  Трибологические свойства сплава FeMnCrSi с холодным газовым напылением, Rodolpho F. Vaz; Сергей Доста; Ирэн Г. Кано; Андерсон Г.М. Пукасевич, ITSC 2021; 616-622, doi:https://doi.org/10.