отличительные особенности, оборудование для работы

Если вы хотите облагородить вашу металлоконструкцию и улучшить ее технические качества, то плазменное напыление – идеальный вариант.

Плазменная отделка является усовершенствованным видом диффузной металлизации, который представляет собой создание слоя из иного вида металла или сплава металлов.

Благодаря этому процессу повышается надежность, внешний вид и устойчивость от воздействия коррозии.

Свойства плазменного напыления

Работая с металлоконструкцией, порой надобно дополнить ее дополнительными свойствами, чтоб можно было использовать в любой сфере.

Таким образом поверхность станет еще больше резистентной к влаге, высокой температуре и химии.

Диффузная металлизация обладает многими особенностями, которые делают ее уникальной среди других видов обработки металла.

1. В силу воздействия высоких температур (пять-шесть тысяч градусов) в разы ускоряется процедура обработки поверхности. Сам процесс происходит за доли секунд, и получается отличный результат.
2. В результате получается комбинированный шар. Наносить можно не только элементы металла, то и газовые частицы из струи плазмы. Таким образом металлическая поверхность покрывается атомами определенных элементов металла.
3. Если проводить классическое металлическое напыление, то нанесение происходит неравномерно, весьма долго и с окислительными процессами. А вот с помощью горячей плазмы получается правильная температура и давление, из-за которых формируется высококачественное покрытие.
4. Плазменная струя переносит частицы металла и газов со скоростью света, что вы даже ничего не поймете. Так, происходит сварка с порошками, стержнями, прутками и проволоками. После образуется слой в несколько микрон-одного миллиметра на основании конструкции.

Какое оснащение применяется для диффузного напыления

Для совершения напыления ионами металла используется техническая плазма высокой температуры – совокупность множества квантовых частиц света, положительных ионов, нейтральных элементов, электронного газа.

В силу высокой температуры электрические газовые разряды создают сильную термоионизацию элементов, которые соединяются между собой и внешней средой. Потому существует простая плазма, слабо, умеренно и сильно ионизированная (в свою очередь делится на низкотемпературную и высокотемпературную).

Для того, чтоб совершить плазменную ионизацию металлоконструкции, применяется специфическое оснащение – плазменная аппаратура.

Как правило, применяется дуговой, импульсный либо искровой электрический разряд.

Чтоб все это реализовать, вам надобно воспользоваться:

• Высокочастотным генератором (или сварочным модификатором) для создания разряда.
• Герметизированной камерой (в ней вмещаются элементы для обработки основания диффузионным напылением).
• Емкостью для газа. Под влиянием электроразряда происходит ионизация элементов.
• Аппаратом для давления газа (годится вакуумное или насосное оборудование).
• Системой для изменения тока, давления, напряжения и увеличения или уменьшения толщины поверхности металла.

Порядок плазменной ионизации происходит в следующем порядке:

1. Фиксация детали в герметизированной камере, и формирование электрического разряда.
2. Рабочая атмосфера накачивается давлением и частицами порошка (получается плазма высокой температуры, переносящая порошковые элементы на основание обрабатываемого изделия).
3. При вакуумном напылении, в условии инертного газа или низком давлении возможно ускорение движения элементов, вследствие чего получается более плотное и с хорошей сцепляемостью покрытие.

В силу того, что плазменному напылению может быть подвержен любой металл или металлический сплав, такой вид диффузионной обработки используется в промышленных масштабах, а также для реставрационных работ.

Металл в порошковом виде переносится в плазменное оборудование, в котором в силу воздействия плазмы высокой температуры он расплавляется и абсорбируется в металл тонким шаром.

Далее рассмотрим, где применяется распыление:

• производство самолетов, космических и ракетных установок;
• машиностроительство и энергетика;
• металлургии и производстве химии;
• отрасли нефтедобычи, нефтепереработки и добычи угля;
• в сфере транспорта и производстве аппаратуры;
• в сфере реставрации машин, установок и устаревших элементов.

После прохождения плазменно-порошковой струи по электродуге, и ее оседания на основании, оно обогащается следующими свойствами:

• устойчивости к повышенным температурам;
• резистентности к коррозии;
• электроизоляции;
• теплоизоляции;
• устойчивость к эрозии;
• кавитационной защиты;
• магнитного притяжения;
• полупроводимости.

Методы напыления плазмой

Для металлизации изделия можно не ограничиваться только порошковыми средствами.

Смотря какие свойства вы хотите добиться после процедуры плазменной металлизации, в ход могут применяться такие методы:

1. Высокоулеродистая/легированная проволока под воздействием флюса. В ход идет наплавка в аппарате со стержневым или пластинчатым электродом.
2. Чтоб отремонтировать деформированную деталь по окружности толщиной больше двух миллиметров, используется метод обработки порошкового слоя под действием флюса.
3. Применение при металлизации аргона, азота, водорода, гелия или смешанной массы в роли газов, образующих плазму. Чтоб не происходило в дальнейшем окисления покрытия, следует изолировать конструкцию от кислорода.

Как правило, плазменное напыление применяется при реставрации автомобильных делателей и двигателя. Таким методом дарится «вторая жизнь» отверстию коренной опоры в блоке цилиндра, убирается устаревшая головка цилиндра, восстанавливается алюминиевый поршень, чугунный коленчатый вал, ролики, катки и прочее.

Ионно-плазменное напыление в разы повышает устойчивость к износу промышленного оснащения, различных механизмов и аппаратов.

Этим методом реально обновить изношенную или уже устаревшую металлоконструкцию, а также облагородить основание надежностью и долгосрочностью эксплуатации.

Плазменное напыление — Карта знаний

• Пла́зменное напыле́ние — процесс нанесения покрытия на поверхность изделия с помощью плазменной струи.

  Сущность плазменного напыления заключается в том, что в высокотемпературную плазменную струю подаётся распыляемый материал, который нагревается, плавится и в виде двухфазного потока направляется на подложку. При ударе и деформации происходит взаимодействие частиц с поверхностью основы или напыляемым материалом и формирование покрытия. Плазменное напыление является одним из вариантов газотермического напыления.

  Дуга свободна, если её развитие в пространстве не ограничено. Сжатая дуга помещается в узких каналах и обдувается струями газов или паров. Особенно мощные плазменные потоки у сжатой дуги. Сжатые дуги являются основой дугового плазмотрона — устройства для получения «низкотемпературной» плазмы. Физические исследования по созданию плазмотронов начались в начале XX века, а наиболее широкое исследование в конце 50-х, начале 60-х годов. В 1922 году Жердьен и Лотц получили сжатую дугу, стабилизированную водяным вихрем. В 1951 году в дуговом разряде, стабилизированном водяным вихрем, Бурхорну, Меккеру и Петерсу удалось получить температуру 50000°С, а в 1954 году на установке для получения сжатой дуги при высоком давлении паров воды Петерс получил сверхзвуковую скорость истечения плазменной струи — 6500м/с при температуре 8000К (1,6 М).

  В середине пятидесятых фирма Джианини публикует работы по устройству газового плазмотрона с кольцевым анодом.

  В конце 50-х были созданы первые дуговые плазмотроны, а в начале 60-х годов – плазменные распылители. Из-за своей универсальности (температура плазменной струи обеспечивала плавление любых материалов) плазменные распылители заняли значительное место в ГТН, потеснив газопламенные методы.

  Плазменная обработка позволила упрочнять поверхность конструкционных материалов. Плазменное напыление — создавать новые композиционные материалы и покрытия, которые не могут быть получены другими методами. Особенно широко плазменное напыление используется для нанесения порошков оксидов различных металлов.

Источник: Википедия

Связанные понятия

Холодное газодинамическое напыление (ХГН) (англ. Cold Spray) металлических покрытий — это процесс формирования металлических покрытий при соударении холодных (с температурой, существенно меньшей температуры плавления) металлических частиц, ускоренных сверхзвуковым газовым потоком до скорости несколько сот метров в секунду, с поверхностью обрабатываемой детали. При ударах нерасплавленных металлических частиц о подложку происходит их пластическая деформация и кинетическая энергия частиц преобразуется… Сва́рка — процесс получения неразъёмных соединений посредством установления межатомных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого. Плазменная наплавка (Plasma transfer Arc, PTA) является современным способом нанесения износостойких покрытий на рабочую поверхность при изготовлении и восстановлении изношенных деталей машин. Гибридная лазерная сварка — вид сварки, который совмещает принципы лазерной и дуговой сварки.Использование лазерного луча и электрической дуги в одном сварочном процессе было известно с 1970-х годов. Но только недавно этот метод был применен в промышленных целях. В зависимости от типа дуги существует три основных типа гибридного процесса сварки: Сварка неплавящимся электродом (TIG), плазменная сварка и дуговая сварка в защитных газах (MIG) дополненная лазерной сваркой. Для сварки используется пучок…

Упоминания в литературе

Клинические исследования показали эффективность и перспективность применения имплантатов с биологически активным пористо-порошковым покрытием. При введении в костную ткань таких имплантатов происходит эффективное прорастание кости в поры покрытия. Это обеспечивает прочное и длительное закрепление имплантата и нормальное функционирование его в организме. На титановую основу имплантата с помощью технологии плазменного напыления наносится переходный слой из порошка титана, а затем слой биологически активной керамики.

Связанные понятия (продолжение)

Дуговая сварка неплавящимся электродом в защитной атмосфере инертного газа — метод дуговой сварки, который используется для сварки алюминия, магния и их сплавов, нержавеющей стали, никеля, меди, бронзы, титана, циркония и других неферромагнитных металлов. Техника сварки похожа на газовую (автогенную) сварку, следовательно, требует высокой квалификации сварщика. Применением данного технологического процесса можно получить сварные швы высокого качества. Однако показатели производительности при использовании… Вакуумно-дуговое нанесение покрытий (катодно-дуговое осаждение) — это физический метод нанесения покрытий (тонких плёнок) в вакууме, путём конденсации на подложку (изделие, деталь) материала из плазменных потоков, генерируемых на катоде-мишени в катодном пятне вакуумной дуги сильноточного низковольтного разряда, развивающегося исключительно в парах материала электрода. Сварка пластмасс — технологический процесс получения неразъемного соединения элементов конструкции за счет диффузионно-реологического или химического воздействия макромолекул полимера, в результате чего между соединяемыми поверхностями исчезает граница раздела и создается структурный переход от одного полимера к другому. Вакуумное напыление (англ. physical vapour deposition, PVD; напыление конденсацией из паровой (газовой) фазы) — группа методов напыления покрытий (тонких плёнок) в вакууме, при которых покрытие получается путём прямой конденсации пара наносимого материала. Газотермическое напыление (англ. Thermal Spraying) — это процесс нагрева, диспергирования и переноса конденсированных частиц распыляемого материала газовым или плазменным потоком для формирования на подложке слоя нужного материала. Под общим названием газотермическое напыление (ГТН) объединяют следующие методы: газопламенное напыление, высокоскоростное газопламенное напыление, детонационное напыление, плазменное напыление, напыление с оплавлением, электродуговая металлизация и активированная электродуговая… Термическое напыление (также известное как термическое испарение) — широко распространённый метод вакуумного напыления. Исходный материал испаряется в вакууме. Вакуум позволяет частицам пара конденсироваться непосредственно на напыляемом изделии (подложке). Термическое напыление используется в микротехнологии и для изготовления таких изделий, как металлизированная пластиковая плёнка или тонированные стёкла. Напыление с оплавлением — один из наиболее распространённых методов газотермического напыления, позволяющий получить плотные износостойкие коррозионностойкие покрытия с высокой адгезией. Сва́рка тита́на — сварка изделий из титана и ее сплавов. Вклад в разработку технологии сварки титана внёс американский инженер-металлург Уильям Джон Арбегаст, младший. Лазерная сварка — сварка с использованием лазера в качестве энергетического источника. Электрогазовая сварка (ЭГС) — это непрерывный процесс дуговой сварки в вертикальном положении, разработанный в 1961 году, в котором дуга горит между плавящимся электродом и изделием. Сва́рочный электро́д — металлический или неметаллический стержень из электропроводного материала, предназначенный для подвода тока к свариваемому изделию. В настоящее время выпускается более двухсот различных марок электродов, причем более половины всего выпускаемого ассортимента составляют плавящиеся электроды для ручной дуговой сварки. Сварка оплавлением металлов — один из способов контактной стыковой сварки. При сварке оплавлением вначале на детали подают напряжение от сварочного трансформатора, а затем их сближают с заданной скоростью. При соприкосновении деталей в образующихся отдельных контактах вследствие большой плотности тока металл контактов быстро нагревается и взрывообразно разрушается. Часть выделившегося при этом тепла безвозвратно теряется в атмосфере с брызгами металла, другая часть благодаря теплопроводности накапливается… Орбитальная сварка представляет собой специализированный способ сварки, при котором дуга механически поворачивается на 360° (180 градусов в двойном сварке) вокруг статической заготовки, представляющей собой такой предмет как труба или др. При орбитальной сварке с компьютерным управлением процесс выполняется с наименьшим вмешательством оператора. Плазмотро́н — техническое устройство, в котором при протекании электрического тока через разрядный промежуток образуется плазма, используемая для обработки материалов или как источник света и тепла. Буквально, плазмотрон означает — генератор (производитель) плазмы. Сварка плавлением — общий термин для сварочных процессов,которые протекают с расплавлением сварочных материалов в месте сварки. Плавление материалов под действием высокой температуры сопровождается фазовыми переходами в зоне термического влияния материала. Аквада́г — суспензия мелкодисперсного графита в воде с добавками гелеобразователей, применяемая для образования на внутренней, иногда и на внешней поверхности колбы электронно-лучевых трубок, кинескопов тонкого электропроводящего слоя графита. Также аквадагом называют собственно этот слой. Коронирование поверхности (также иногда называемая воздушной плазмой) обработка поверхности коронным разрядом низкой (комнатной) температуры для изменения её свойств. Коронный разряд формируется электродом с острым наконечником, образуя плазму вокруг себя. Часто используется массив электродов для формирования сплошной завесы. Материалы вроде пластика, ткани, бумаги могут пропускаться через такую завесу для изменения поверхностной энергии. Все материалы имеют определенную поверхностную энергию которая… Финишное плазменное упрочнение (ФПУ) – безвакуумный и бескамерный процесс плазмоструйного осаждения тонкоплёночного покрытия на основе соединений кремния из газовой фазы при использовании малогабаритного плазмохимического реактора с одновременной плазменной активацией реакционного газового потока и локального участка поверхности изделия, на который наносится покрытие. Серебре́ние — процесс нанесения тонкой плёнки серебра на поверхность другого твёрдого материала, обычно стекла, для придания ей зеркально-отражающих свойств. Детонационное напыление — одна из разновидностей газотермического напыления промышленных покрытий, в основе которого лежит принцип нагрева напыляемого материала (обычно порошка) с последующим его ускорением и переносом на напыляемую деталь с помощью продуктов детонации. Твёрдые технологические смазки — смазочные материалы применяемые для механической обработки металлов. Используются на операциях точения, сверления, резьбонарезания, зенкерования, развёртывания, шлифования материалов с хорошей обрабатываемостью и труднообрабатываемых материалов (нержавеющая сталь, титан, титановые сплавы, медные и алюминиевые сплавы). Kapton — плёнка (материал) из полиимида, разработан химической компанией DuPont. Хороший диэлектрик, стабилен в широком диапазоне температур от −273 до +400 °C (−459 — 752 °F / 0 — 673 K). Используется для изготовления гибких печатных плат (гибкая электроника) и внешних слоёв скафандров.

Подробнее: Каптон

Электронно-лучевая сварка — сварка, источником энергии при которой является кинетическая энергия электронов в электронном пучке, сформированном электронной пушкой. Электросварка — один из способов сварки, использующий для нагрева и расплавления металла электрическую дугу.

Подробнее: Электрическая дуговая сварка

Хроми́рование — диффузионное насыщение поверхности стальных изделий хромом, либо процесс осаждения на поверхность детали слоя хрома из электролита под действием электрического тока. Слой хрома может наноситься для декоративных целей, для обеспечения защиты от коррозии или для увеличения твердости поверхности. Рентгеновская сварка — экспериментальный процесс сварки, который использует мощные рентгеновские источники для обеспечения процесса сварки тепловой энергией, необходимой для сварки материалов.С помощью рентгеновского аппарата проводится также контроль качества сварного соединения. Такие внутренние дефекты, как пористость, трещины, шлаковые включения можно обнаружить с помощью рентгеновского контроля сварного изделия. Спиннингование (англ. melt spinning technique) — cпособ получения аморфных металлических сплавов в виде тонких лент путем сверхбыстрого (со скоростью > 106 K×сек-1) охлаждения расплава на поверхности вращающегося холодного диска или барабана. Азотирование стали — насыщение поверхности стальных деталей азотом для повышения твердости, износоустойчивости и коррозионной стойкости. Так же при качественном процессе ионно-плазменного азотирования шлифованные поверхности приобретают лучшие триботехнические свойства — т.е. уменьшается коэффициент трения. Жаросто́йкая (окалиносто́йкая) сталь — сталь, обладающая стойкостью против коррозионного разрушения поверхности в газовых средах при температурах свыше 550 °C, работающая в ненагруженном или слабонагруженном состоянии. Холодная сварка — технологический процесс сварки давлением с пластическим деформированием соединяемых поверхностей заготовок без дополнительного нагрева внешними источниками тепла. Этот метод сварки базируется на пластической деформации металлов в месте их соединения при сжатии и / или путём сдвига (скольжения). Сварка происходит при нормальных или отрицательных температурах мгновенно в результате схватывания (без диффузии). Водородная сварка — дуговая сварка, во время которого дуга горит в атмосфере водорода между двумя неплавящимися вольфрамовыми электродами. Термобарьерные покрытия (TBC, ТБП) — вид покрытий, применяемый для изолирования компонентов, в частности, частей газотурбинных двигателей, работающих при повышенной температуре. Электрошлаковая сварка (ЭШС) — вид электрошлакового процесса, сварочная технология, использующая для нагрева зоны плавления теплом шлаковой ванны, нагреваемой электрическим током. Шлак защищает зону кристаллизации от окисления и насыщения водородом. Алюмосиликатные полые микросферы (АСПМ) — стеклокристаллические алюмосиликатные шарики, которые образуются при высокотемпературном факельном сжигании угля. Являются самыми ценными компонентами зольных отходов тепловых электростанций. Представляют собой полые, почти идеальной формы силикатные шарики с гладкой поверхностью, диаметром от 10 до нескольких сотен микрометров, в среднем около 100 мкм. Стенки сплошные непористые с толщиной от 2 до 10 мкм, температура плавления 1400-1500 °С, плотность… Анодирование (синонимы: анодное оксидирование, анодное окисление) — процесс создания оксидной плёнки на поверхности некоторых металлов и сплавов путём их анодной поляризации в проводящей среде. Существуют различные виды анодирования, в том числе электрохимическое анодирование — процесс получения оксидного покрытия на поверхности различных металлов (Al, Mg, Ti, Ta, Zr, Hf и др.) и сплавов (алюминиевых, магниевых, титановых) в среде электролита, водного или неводного. Холодный катод (автоэмиссионный или острийный катод) — эмиттер свободных электронов, работающий на основе явления автоэлектронной эмиссии, функциональный элемент многих приборов в микроэлектронике. Название исходит из того, что предварительно катод специально не нагревается (но всё же во время работы лампы такой катод может нагреваться до таких же температур, что и нагреваемый). Электролюминофор — вещество, способное излучать видимый свет под воздействием электромагнитного поля. Конта́ктная сва́рка — процесс образования неразъёмного сварного соединения путём нагрева металла проходящим через него электрическим током и пластической деформации зоны соединения под действием сжимающего усилия. Аморфные металлы (металлические стёкла) — класс металлических твердых тел с аморфной структурой, характеризующейся отсутствием дальнего порядка и наличием ближнего порядка в расположении атомов. В отличие от металлов с кристаллической структурой, аморфные металлы характеризуются фазовой однородностью, их атомная структура аналогична атомной структуре переохлаждённых расплавов. Импульсное газодинамическое напыление (ИГН) является запатентованным процессом, первоначально разработанным в Университете Оттавы (2006). В процессе ИГН частицы порошка ускоряются и нагреваются в нестационарном потоке с высокой скоростью серией ударных волн, генерируемых при фиксированной частоте, прежде чем столкнутся с подложкой для нанесения покрытия. Точно так же к и в холодном напылении (ХГН), частицы влияют на подложку и пластически деформируются для получения покрытия. Алитирование, алюминирование (от нем. alitiren, от Al — алюминий) — (покрытие) поверхности стальных деталей алюминием для защиты от окисления при высоких температурах (700—900 °C и выше) и сопротивления атмосферной коррозии. Один из методов упрочнения машин и деталей. Стыкова́я сва́рка — сварочный процесс, при котором детали соединяются по всей плоскости их касания, в результате нагрева.

Установка ионно-плазменного (магнетронного) напыления. Часть 1 / Хабр

Здравствуйте беспокойные умы. Сегодня речь пойдет об установке магнетронного напыления, полностью спроектированной и изготовленной своими руками.

Для начала я вкратце постараюсь ответить, для чего нужны подобные установки и что же такое, ионно-плазменное распыление.

Мишень — это тот материал, который распыляется.
Подложка — это, то на что происходит напыление.

Установки такого рода позволяют формировать на подложках тончайшие слои токопроводящих материалов (в основном металлов). В качестве подложек может использоваться как токопроводящий, так и диэлектрический материал. А для того чтобы сформировался нанослой, например какого либо металла на подложке, требуется сначала хорошенько атаковать металл плазма-образующими ионами, для этого используют зажжение плазмы тлеющего разряда при пониженном давлении и магнетрон в качестве ловушки для электронов.

Давайте рассмотрим простейшую схему магнетрона и его работу, и вы поймете, почему он является ловушкой (постараюсь без особой научности, но думаю, что многие будут против, так как некоторые моменты без этого не объяснить, но я постараюсь).

Классический тлеющий разряд загорается при постоянном токе, и ток течет от анода к катоду. Катодом является плоская мишень, под которой находится кольцевой магнит. Электроны летящие от катода, ионизируют газ в объеме, ионы которого попадают в мишень, из нее выбивают атомы которые вновь сталкиваются с электронами, тем самым их часть ионизируется… В общем образуется электронная лавина, которая закручивается магнитным полем и не дает им после столкновений улететь, тем самым магнит удерживает электроны и при этом увеличивается образование атомов, которые осаждаются на подложке, тем самым формируя пленку.

А теперь от теории к практики. Так как я занимаюсь различными плазмохимическими технологиями при атмосферном давлении, то через какое-то время возник интерес и к пониженному давлению. Источник питания тлеющего разряда у меня уже имелся в наличии, его я сделал давно. И после покупки вакуумного насоса, начались эксперименты, которые выявили некоторые трудности при работе с пониженным давлением.

Подводя итоги этой части статьи, можно сказать, что работа движется, получается немалый опыт и дополнительные знания. На данный момент, готов корпус в железе, он будет покрашен, после чего начнется сборка.

Статью специально не стал раздувать, потому что в роликах многие вопросы освещены, а если нет, то в комментариях я постараюсь на все ответить.

Ионно-плазменное напыление – эффективность произведения данного метода и его характерные особенности

Ионно-плазменное напыление – это процесс, который позволяет производить нанесение покрытия на различные поверхности изделий, используя при этом плазменную струю. Технология плазменного напыления заключается в потоке высокотемпературной плазменной струи, которая направляется прямиком на материал, который нуждается в напылении. Предварительно, материал проходит первичный нагрев, дабы в дальнейшем удачно воссоединится с напылением.

Далее происходит процесс деформации и взаимодействия важнейших частиц, дабы произвести формирование покрытия, которое в дальнейшем будет накладываться на материал. По сути, плазменное напыление – это один из лучших вариантов газотермического напыления.

Если же говорить о установках ионно-плазменного напыления, то это уже более интересный вопрос. На данный момент, на рынке можно найти немалое количество подобных установок, среди которых есть как более мощные, так и сравнительно средненькие установки. На самом деле, многое зависит от покупателя и от того, какой суммой он обладает.

Вакуумное ионно-плазменное напыление – это процесс, который проделывается в несколько этапов. Важно помнить, что каждый из этапов должен быть на своем месте, дабы, на выходе получить максимально эффективный результат проделанной работы. В случае же несоответствия этапов, может случиться серьезный сбой, который может и вовсе привести к поломке системы напыления.

Установки ионно-плазменного напыления

Немалую роль в проведении ионно-плазменного напыления играют установки, которые собственно для этого и предназначены. Ионно-плазменное напыление, напрямую зависит от оборудования, которое поможет произвести данный процесс. Благо, на данном этапе есть огромное количество вариаций установок ионно-плазменного оборудования. Среди всего числа подобных систем, любой пользователь сможет найти для себя тот вариант, который лучше всего подойдет ему для выполнения задач разной сложности.

Не менее эффективным является ионно-плазменное напыление наноуглеродных покрытий. Данный вид напыления чаще всего используется в узконаправленных целях, где важна особая степень точности результатов. Зачастую, к подобным направлениям относят различные высокотехнологичные лаборатории.

Если же главная задача пользователя, произвести максимальное укрепление какого-то сплава, то в таком случае лучше всего использовать ионно-плазменное напыление нитрида титана, что позволяет сделать материал в разы прочнее и надежнее.

Но даже это еще далеко не все установки подобного типа. При желании, можно найти еще целый список установок для произведения ионно-плазменного напыления. Каждая из установок может иметь определенное направление в сфере применения, соответственно и их стоимость может очень сильно отличаться.

При покупке установок ионно-плазменного напыления, ни в коем случае нельзя торопиться. Проделывая подобный процесс, надо обращать свое внимание на абсолютно все аспекты, даже если они кажутся незначительными.

Делается это для того, чтобы купить по-настоящему качественную и эффективную установку ионно-плазменного напыления. Если же покупать первое попавшееся устройство, то вы рискуете не только потратить свои деньги впустую, а еще и испортить тот материал, который вы подготовили для произведения вакуумного ионно-плазменного напыления.

Ионно-плазменное напыление, установки и оборудование

Сегодня существуют различные виды напылений, применяемых в авиационной, автомобильной, приборостроительной, космической, медицинской отрасли. Самым распространённым является ионно-плазменный, ведь он создаёт на поверхности обрабатываемого объекта плёнку, защищающую от повреждений. Дополнительно его используют, в качестве декоративного покрытия.

Что такое ионно-плазменное напыление

Ионно-плазменное напыление – покрытие, представляющее собой многомикронную вакуумную плёнку. Этот способ обработки поверхностей основан на распылении химических веществ в вакуумном пространстве, где материалы конденсируются и испаряются, образовывая защитный слой.

Вакуумное ионно-плазменное напыление обладает такими преимуществами:

• Позволяет обрабатывать поверхности при низкой или повышенной температуре, достигающей 100˚C.
• Равномерно наносится на детали, даже если они имеют неправильную, сложную геометрическую форму.
• Толщина напыления может быть произвольной 0,01 – 20 мкм.
• Обработанная поверхность не требует дополнительной обработки другими материалами.
• Изделия, обработанные вакуумным напылением, могут использоваться в различных промышленных отраслях, даже при повышенной температуре и в неблагоприятных условиях. При этом металлы, практически не подвергаются коррозии.
• Благодаря ионно-плазменному напылению повышается износоустойчивость детали.

Такой метод обработки широко востребован в медицинской области, в качестве защитно-декоративного покрытия. Тогда, обработка позволяет укрепить изделие и сымитировать цвета драгоценных металлов, требующихся для изготовления протезов или зубных коронок.

Кроме того, ионно-плазменное напыление нитрида титана (вакуумное) используют для нанесения диэлектрических, проводящих, полупроводниковых, тонкоплёночных гибридных микросхем (в электронике), нанесения отражающих либо просветляющих слоёв (в оптике). Также, ионно-плазменную обработку применяют для напыления наноуглеродных покрытий, тонировки автомобильных стёкол и металлизации банок из стекла/пластика.

Ионно-плазменное напыление: оборудование

В качестве материалов для повышения износоустойчивости деталей, обычно применяют композиции, сплавы, карбиды и нитрид титана, получаемый при использовании азота и титанового катода. Качество готового изделия зависит от характеристики поверхности, давления газа внутри модуля устройства, качества очистки обрабатываемой детали ионами и химической чистоты материалов, применяемых для ионно-плазменной обработки.

Впервые плазменно-ионное оборудование появилось ещё в 1980-х годах. Самыми первыми моделями таких установок стали:

• Булат – 3.
• Булат 3Т
• Юнион.
• ННВ.

Самой популярной из них, является установка ННВ-6.6, применяемая для обработки практически всех разновидностей нержавеющих металлов, деталей и инструментов. В результате получается высококачественное изделие с многослойным или однородным декоративным/защитным покрытием.

Ионно-плазменное оборудование требует больших энергозатрат, что делает процесс напыления дорогостоящим, поэтому многие компании предпочитают использовать более дешёвый аналог обработки поверхностей – атмосферное плазменное напыление.

Установки ионно-плазменного напыления

Установка ионно-плазменного напыления может быть:

• Периодического.
• Непрерывного действия.

Первая подразумевает собой однократную обработку поверхностей и создаёт 1 слой напыления. Второй же способ предназначается для массового производства листов, имитирующих, например золото. Установки непрерывного действия бывают однокамерные многопозиционные и многокамерные.

• Однокамерные многопозиционные имеют несколько постов, находящихся в общей вакуумной камере. При этом они соединены между собой роторным или конвейерным устройством.
• Многокамерные оборудованы последовательными модулями, объединёнными шлюзовыми камерами и конвейером, предназначенным для транспортировки обрабатываемых материалов. Каждый модуль оснащён контроллерами, оценивающими состояние деталей или изделий во время термообработки.

Системы и узлы плазменно-ионных установок после пуска представляют собой самостоятельные устройства, выполняющие определённую программу:

• Образование вакуумного пространства.
• Электропитание.
• Распыление вещества, образующего плёнку.
• Контроль процесса напыления и плёночных свойств.
• Транспортировку обрабатываемых деталей.

Следовательно, такая установка самостоятельно осуществляет обработку изделий, контролирует весь процесс и энергопитание, устраняет излишние газы и создаёт вакуумное пространство, благодаря чему качество напыления увеличивается вдвое, сравнительно с атмосферным плазменным напылением.

Плазменное напыление — процесс нанесения покрытия термическим напылением

Процесс плазменного напыления

Принципиальная схема процесса плазменного распыления

Процесс плазменного распыления — это в основном распыление расплава или тепла. размягченный материал на поверхности, чтобы обеспечить покрытие. Материал в форма порошка вводится в пламя очень высокой температуры плазмы, где он быстро нагревается и разгоняется до высокой скорости. Горячий материал ударяется о поверхность подложки и быстро остывает, образуя покрытие.Этот правильно выполненный процесс плазменного напыления называется «холодный процесс» (по отношению к покрываемому материалу подложки) как можно поддерживать низкую температуру подложки во время обработки, избегая повреждение, металлургические изменения и искажение материала подложки.

Плазменный распылитель состоит из медного анода и вольфрамового катода, оба имеют водяное охлаждение. Плазменный газ (аргон, азот, водород, гелий) течет вокруг катода и через анод, имеющий форму как сужающую насадку.Плазма инициируется высоким напряжением. разряда, вызывающего локальную ионизацию и проводящий путь для Между катодом и анодом образуется дуга постоянного тока. Нагрев сопротивления от дуга заставляет газ достигать экстремальных температур, диссоциировать и ионизируется с образованием плазмы. Плазма выходит из анодного сопла в виде свободного или нейтральное плазменное пламя (плазма, не пропускающая электрический ток) который сильно отличается от процесса покрытия дугой с плазменным переносом где дуга распространяется до покрываемой поверхности.Когда плазма стабилизированный, готовый к распылению электрическая дуга распространяется вниз по соплу, вместо замыкания на ближайший край анодного сопла. Эта растяжение дуги происходит из-за теплового пинч-эффекта. Холодный газ вокруг поверхность водоохлаждаемого анодного сопла электрически непроводящий сужает плазменную дугу, повышая ее температуру и скорость. Порошок подается в плазменное пламя чаще всего через внешний порт для порошка, установленный рядом с выходом из анодного сопла. Порошок настолько быстро нагревается и ускоряется, что расстояние распыления может быть порядка от 25 до 150 мм. Теория плазменного пламени

Процесс плазменного напыления

Процесс плазменного напыления чаще всего используется в нормальных атмосферных условиях. условиях и именуется APS. Некоторое плазменное напыление проводят в защитные среды с использованием вакуумных камер, обычно заполненных защитный газ при низком давлении, его называют VPS или LPPS.

Плазменное напыление имеет то преимущество, что оно может распылять очень высокую материалы с температурой плавления, такие как тугоплавкие металлы, такие как вольфрам и керамика, такая как диоксид циркония, в отличие от процессов горения.Плазменное напыление покрытия обычно намного плотнее, прочнее и чище, чем другие процессы термического напыления, за исключением HVOF, HVAF и холодного напыления процессы. Покрытия с плазменным напылением, вероятно, составляют самый широкий диапазон покрытий и аппликаций с помощью термического напыления и делает этот процесс самый универсальный.

Недостатками процесса плазменного напыления являются относительно высокая стоимость и сложность процесса.

Телефон: +44 (0) 1252 405186

Электронная почта: tsc @ gordonengland.co.uk

Знакомство с

Характер покрытий, наносимых методом термического напыления

Инженерия поверхности в двух словах

Форум по проектированию поверхностей

Услуги по ремонту пистолетов-распылителей

Расходные материалы для плазменной резки

Принадлежности для порошкового напыления

Термораспылительные покрытия на полимерах, армированных углеродным и стекловолокном

HVOF-покрытие рулона бумаги

Истираемые покрытия

Микрофотографии

Процессы термического напыления:

Термораспыление

Проволока термического сгорания

Процесс

Процесс термического напыления дугового электрода

Процесс термического напыления плазмой

Процесс термического напыления HVOF

Процесс термического напыления HVAF

Процесс термического напыления с детонацией

Теория плазменного пламени

Процесс нанесения покрытия холодным напылением

Износ и использование покрытий термическим напылением

Коррозия и использование покрытий термическим напылением

Глоссарий терминов термического напыления и инженерии поверхностей

Каталог изображений для покрытий термическим напылением

Информация о потоке газа в плазме

Калькулятор коррекции потока газа в плазме

Контакты Форма

Ссылки на другие интересные сайты, связанные с термическим напылением и инженерией поверхностей

Взаимные ссылки

Периодическая таблица элементов

Единицы СИ

Калькуляторы для преобразования единиц измерения

Испытания на твердость

Архив доски сообщений по проектированию поверхностей

Индекс архива доски объявлений Surface Engineering

Фотогалерея2

Фотогалерея3

© Copyright Gordon England

.

Покрытие плазменным распылением — Science Learning Hub

Процесс плазменного напыления включает в себя создание плазменной струи, впрыскивание и обработку частиц внутри плазменной струи и, наконец, формирование покрытия.

Для создания плазменной струи рабочий газ, такой как смесь аргона и водорода, пропускается через мощный электрический дуговый разряд, образованный в зазоре между катодом и анодом. Выделяющаяся энергия быстро нагревает газовую смесь, превращая ее в высокотемпературную плазму примерно при 14000 К.Происходит быстрое расширение, увеличивая скорость струи, что обеспечивает очень высокую скорость сопла до 800 м / с. Материал покрытия в виде мелкодисперсного порошка (в диапазоне 20–90 мм) впрыскивается в плазменную струю. Формируются расплавленные капли, которые с высокой скоростью движутся к покрываемому объекту (субстрату).

Покрытие подложки

При ударе о подложку каждая капля расплава разбрызгивается на поверхность, образуя блиноподобную структуру, которая быстро затвердевает. Важно, чтобы капля тщательно «смачивала» поверхность подложки, и необходимо обратить внимание на состав материала покрытия, чтобы гарантировать, что это произойдет.

Каждая планка имеет толщину в диапазоне микрометров и длину, которая варьируется в диапазоне от нескольких до более 100 микрометров. Зубцы перекрывают друг друга по мере того, как отложение достигает необходимой толщины. Часто присутствуют небольшие пустоты, а также включения посторонних материалов, таких как оксиды металлов. Это может повлиять на механическую прочность покрытия и привести к плохой адгезии к основанию.

Также необходимо учитывать свойства поверхности основы.В большинстве промышленных предприятий детали, поступающие в распылительную установку, являются новыми или имеют старое покрытие. Каждую деталь необходимо тщательно очистить, а затем придать шероховатость поверхности абразивно-струйной очисткой. Тщательная подготовка поверхности обеспечивает хорошее механическое соединение между покрытием и основанием.

Еще одним фактором, который следует учитывать, является температура на границе раздела частицы с подложкой при ударе. Эта температура контакта влияет на адгезию брызг, а также на адгезию покрытия к основе.

Недавние исследования показали, что если расплавленная капля при ударе о поверхность подложки образует пятно в форме диска, а не разбрызгиваемое пятно, сформированное покрытие имеет тенденцию иметь хорошую адгезию и когезию с уменьшенным пустотным пространством.

Адгезия — это сила притяжения между молекулами разных веществ, а когезия — это сила притяжения между молекулами одного и того же вещества.

Атмосферное плазменное напыление

В лакокрасочной промышленности используется широкий спектр методов плазменного напыления.Один из этих методов — атмосферное плазменное напыление — широко используется для нанесения покрытий на конструкционные материалы. Такие покрытия обеспечивают защиту от высоких температур, коррозии и износа. Например, в авиационных реактивных двигателях многие компоненты подвергаются воздействию очень высоких температур, а также коррозионной и эрозионной среды. Чтобы ограничить износ этих компонентов, а также обеспечить им тепловую защиту, на поверхности компонентов наносится тонкое покрытие из керамического материала, называемого оксидом циркония, стабилизированным оксидом иттрия (Y ₂ O ₃ и ZrO ₂ ).

Управление процессом

Для производства расплавленных частиц правильного размера

.

Плазменный спрей — Технология поверхностей — Bodycote PLC

Плазменное напыление — это процесс нанесения покрытия термическим напылением, используемый для получения высококачественного покрытия за счет сочетания высокой температуры, источника тепла высокой энергии, относительно инертной среды для распыления, обычно аргона, и высоких скоростей частиц.

Плазма — это термин, используемый для описания газа, температура которого была поднята до такой высокой температуры, что он ионизируется и становится электропроводным.

Использование технологии плазменного напыления позволяет напылять практически любой металл или керамику на широкий спектр материалов с исключительной прочностью соединения, сводя к минимуму деформацию основы.

Будучи технологическим специалистом в области плазменного напыления, Bodycote предлагает широкий выбор материалов для термического напыления, соответствующих вашим конкретным потребностям. Благодаря сервису, ориентированному на потребности клиентов, наши предприятия обрабатывают компоненты самых разных размеров в соответствии со строгими стандартами с надежными и повторяемыми результатами.

Преимущества

Большим преимуществом метода плазменного напыления является его способность распылять широкий спектр материалов, от металлов до тугоплавкой керамики, как на мелких, так и на крупных компонентах, предлагая:

• Защита от коррозии
• износостойкость
• Контроль зазора — абразивы и абразивы
• термостойкость и стойкость к окислению
• управление температурой
• Удельное электрическое сопротивление и проводимость

Применение и материалы

Благодаря своей универсальности и превосходным характеристикам, процесс нанесения плазменного напыления выбран многими технологами как процесс, который предлагает самый широкий выбор материалов для покрытия.

• Фреттинг, напыление канавок под уплотнительные кольца из карбида вольфрама / кобальта — газовые турбины;
• Высокотемпературная защита, термобарьерные покрытия-tbcs на оборудование для сжигания газовых турбин;
• Износостойкость, напыление керамики на основе оксида хрома на печатные валки для лазерной гравировки;
• Противозадирное напыление молибденовых сплавов на поршневые кольца промышленных дизельных двигателей; и
• Устойчивость к эрозии / истиранию, защита от коррозии — скважинный инструмент — нефтегазовый продукт.

Карбиды, металлы, керамика, абразивы.

Детали процесса

Покрытие плазменным напылением предлагает решения для множества различных применений в условиях низких и высоких температур.

.