Плазменное напыление. Технология плазменного напыления. Установка плазменного напыления.

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.

Технология плазменного напыления

Между катодом и медным водоохлаждаемым соплом, служащим анодом, возникает дуга, нагревающая поступающий в сопло горелки рабочий газ, который истекает из сопла в виде плазменной струи. В качестве рабочего газа используют аргон или азот, к которым иногда добавляют водород.

Порошковый наплавочный материал подается в сопло струей транспортирующего инертного газа, нагревается плазмой и с ускорением переносится на поверхность основного материала для образования покрытия. Средняя температура плазмы на выходе из сопла плазмотрона находится в пределах от нескольких тысяч градусов до десятков тысяч градусов Кельвина.

Рисунок 1 — Плазменное напыление металлов

П – покрытие; С – струя напыляемого материала и продуктов сгорания газов

КПД плазменной горелки составляет 50—70%. Высокая температура плазмы позволяет проводить напыление тугоплавких материалов. Возможность регулирования температуры и скорости плазменной струи путем выбора формы и диаметра сопла и режима напыления расширяет диапазон напыляемых материалов (металлы, керамика и органические материалы).

Рисунок 2 — Установка плазменного напыления

1 — источник питания; 2 — баллоны с газом; 3 — пульт управления; 4 — камера напыления; 5 — порошковый дозатор; 6 — вытяжной вентилятор; 7 — плазмотрон; 8 — плазменная струя; 9 — напыляемое покрытие; 10 — изделие; 11 — устройство для  перемещения изделия;  12 — водяной насос; 13 — холодильник

Покрытия, полученные методом плазменного напыления, обладают высокой плотностью и хорошим сцеплением с основой. Процесс плазменного напыления хорошо поддаётся автоматизации.

Краткие характеристики покрытия:

• Пористость покрытия 4—8%.
• Прочность сцепления покрытия с основой (адгезия) 5,0-8,0 кг/ мм².
• Толщина напыленного слоя: — при напылении металлов и сплавов 0,05 – 5,0 мм; — при напылении керамики 0,05 – 0,5 мм.

Supersonic plasma jets for coatings deposition and dispersed materials production (Сверхзвуковые плазменные потоки в процессах нанесения покрытий и получения дисперсных материалов)

В экспериментах проводилось распыление проволоки из нержавеющей стали диаметром 1 мм,

которую подавали в плазменную струю через отверстие в выходном сопле плазмотрона со скоростью

10 м/мин (15 кг/ч). На рис. 5, изображающем процесс распыления проволоки плазменном потоке,

можно видеть, что начальный размер капель при выходе из сопла составляет около 1 мм. Далее ис-

ходные капли в один или несколько этапов дробятся до размеров в несколько десятков микрон и

ускоряются газовым потоком. На рис. 5, б представлен внешний вид полученного порошка, а на рис.

5, в – распределение частиц по размерам. Как видно, частицы имеют сферическую форму, средний

размер составляет 39 мкм (d10=23 мкм, d90=57 мкм).

Выводы

Разработана конструкция электродугового плазмотрона для напыления порошковых материа-

лов в режиме сверхзвукового истечения плазменной струи. Работа выполнена на основе напылитель-

ного плазмотрона ПНК-50, оснащенного узлом кольцевого ввода порошка, в качестве плазмообразу-

ющего газа используется воздух. Небольшое количество пропан-бутана добавляется в воздух, кото-

рый идёт на завесу анода плазмотрона и, при необходимости, в воздух, который используется в каче-

стве транспортирующего и фокусирующего газов.

Проведено сравнение скорости и температуры частиц материала Ni-Cr-Si-B-C фракции 20-63

мкм при напылении в дозвуковом и сверхзвуковом режимах. Установлено, что в сверхзвуковом пото-

ке средняя скорость частиц достигает 500 м/с (в дозвуковом – 300 м/с), средняя температура частиц

изменяется незначительно. Поток частиц в сверхзвуковой струе является более концентрированным,

диаметр пятна напыления составляет 9.6 мм. Изучение полученных покрытий показало, что образцы,

напыленные в сверхзвуковом режиме, имеют более мелкую структуру, сформированную сплэтами

меньшей толщины и высокую твердость на уровне 685 НV. Однако пористость таких покрытий со-

ставила 5 %, что превышает значения пористости образцов, полученных в дозвуковом режиме. Ре-

жим напыления покрытий с помощью сверхзвуковой струи требует дальнейшей оптимизации.

На примере материала нержавеющей стали показаны возможности получения мелкодисперс-

ных (20-60 мкм) металлических порошков путем распыления проволок сверхзвуковым плазменным

потоком.

Работа выполнена при частичной поддержке РФФИ (грант №15-48-00100).

Литература

1. Kuzmin V.I., Mikhal’chenko A.A., Kovalev O.B., Kartaev E.V., Rudenskaya N.A. The technique of

formation of the axisymmetric heterogeneous flow for thermal spraying of powder materials // J. of

Thermal Spray Technology, 2012, V. 21, No. 1, p.159-168.

2. Dolmatov A.V., Gulyaev I.P., Gulyaev P.Yu., Jordan V.I. Control of dispersed-phase temperature in

plasma flows by the spectral-brightness pyrometry method // IOP Conference Series: Materials Sci-

ence and Engineering, 2016, V. 110, 012058

3. Ермаков К.А., Долматов А.В., Гуляев И.П. Система оптического контроля скорости и темпе-

ратуры частиц в технологиях газотермического напыления // Вестник Югорского государ-

ственного университета. 2014. № 2 (33). С. 56-68.

4. Долматов А.В., Гуляев И.П., Лысков Е.А., Москаленко В.О. Автоматизация теплофизических

исследований процесса газотермического напыления покрытий // Многоядерные процессоры,

параллельное программирование, ПЛИС, системы обработки сигналов. 2016. № 6. С. 192-201.

5. Kornienko E.E., Lapushkina E.J., Kuzmin V.I., Vaschenko S.P., Gulyaev I.P., Kartaev E.V., Serga-

chev D.S., Kashapov N., Sharifullin S., Fayrushin I., Air plasma sprayed coatings of self-fluxing

powder materials// Journal of Physics: Conference Series 567 (2014) 012010.

Thermach Inc. — Плазменные горелки

Плазменные горелки

Thermach предлагает линейку надежных и проверенных плазменных резаков с множеством опций. SG100 предлагается в стандартной конфигурации, удлинении на 90 ° и внутреннем диаметре.

Надежный и универсальный плазменный резак SG-100. SG-100 является многомодовым и может распылять дозвуковые, Маха I и Маха II — в зависимости от оборудования.

Характеристики SG-100 включают:

• Простота обслуживания — самоустанавливающийся узел
• Повторяющиеся покрытия
• Гибкий впрыск порошка; внутренний или внешний
• Широкий выбор анодных, катодных и газовых форсунок для соответствия требованиям применения
• Дозвуковая скорость, скорость распыления I и II Маха
• Мощность 80 кВт
• Подходит для производства и исследований

90 Degree SG-100 прочен и универсален, как и стандартный SG-100.Разница в том, что У SG-100 под углом 90 градусов все шланговые соединения перпендикулярны распыляемой струе. Это позволяет дополнительная гибкость для наружного и внутреннего распыления.

Характеристики 90 Degree SG-100 включают:

• Простота обслуживания — самоустанавливающийся узел
• Повторяющиеся покрытия
• Шланги расположены перпендикулярно струе распыления, что делает их более компактными для внутреннего распыления.
• Аноды, катоды и газовые форсунки такие же, как у SG-100, в соответствии с требованиями к применению и параметрам.
• Гибкое крепление для напыления внутренних и внешних поверхностей
• Отличный выбор для больших переходных каналов
• Гибкий впрыск порошка; внутренний или внешний
• Дозвуковая скорость, скорость распыления I и II Маха
• Мощность 80 кВт
• Подходит для производства и исследований

90 Degree SG-200 — компактный одномодовый плазменный резак.SG-200 имеет все шланговые соединения. перпендикулярно распыляемой струе. Это позволяет использовать как внешний, так и внутренний распылитель.

Характеристики 90 Degree SG-200 включают:

• Простота обслуживания — самоустанавливающийся узел
• Повторяющиеся покрытия
• Шланги перпендикулярны струе распыления, что делает их более компактными для внутренних работ до 5 дюймов.
• Компактный размер
• Мощность 40 кВт
• Подходит для производства и исследований

2700 Extension превращает SG-100 во внутренний удлинитель на 20 кВт.Клиенты могут получить возможность распыления небольших внутренние диаметры, добавив 2700 Extension к существующему резаку SG-100.

Функции расширения 2700 включают:

• Простота обслуживания — самоустанавливающийся узел
• Повторяющиеся покрытия
• Возможность распыления внутри помещений размером до 1,5 «
• Доступны стандартные длины 12 дюймов и 24 дюймов и нестандартные длины от 6 до 72 дюймов.
• Доступные формы распыления — прямая, под углом 45 ° или 60 °
• Мощность 20 кВт
• Подходит для производства и исследований

2086 Extension превращает SG-100 во внутренний удлинитель на 40 кВт.Клиенты могут получить возможность распыления небольших внутренние диаметры, добавив 2086 Extension к существующему резаку SG-100.

Особенности расширения 2086 включают:

• Простота обслуживания — самоустанавливающийся узел
• Повторяющиеся покрытия
• Возможность распыления внутри помещений размером до 2,75 дюйма.
• Доступны стандартные длины 12 дюймов и 24 дюймов и нестандартные длины от 6 до 72 дюймов.
• Доступные формы распыления — прямая, под углом 45 ° или 60 °
• Мощность 40 кВт
• Подходит для производства и исследований

Чтобы узнать больше о линейке плазмотронов Thermach, позвоните по телефону (920) 779-4299 или свяжитесь с нами по телефону электронное письмо.

Скачать распродажу плазменных распылительных горелок брошюра в формате .pdf.

— обзор

7.7 Будущие тенденции

За более чем 100 лет были разработаны различные процессы термического напыления, позволяющие наносить все виды покрытий на материалы, включая металлические сплавы, оксидную керамику, металлокерамику, композиты и полимеры. Были исследованы различные материалы покрытия, чтобы обеспечить поверхности легких металлов и их сплавов различные функции, включая защиту от износа, защиту от коррозии, тепловой барьер, биологическую активность и диэлектрические свойства.

Понимание особенностей различных процессов способствует выбору наиболее подходящего процесса термического напыления для конкретного материала и области применения. Дуговое напыление — это экономичный процесс, в котором применимы только легированная проволока или порошковая проволока. Регулируя скорость распыляющего газа, можно регулировать размер и скорость частиц для нанесения покрытий различной микроструктуры с контролем оксидных включений. HVOF широко используется для нанесения покрытий из кермета WC-Co или Cr ₃ C ₂ -NiCr с превосходными характеристиками абразивного износа.Подавление обезуглероживания карбидов во время напыления важно для оптимизации характеристик покрытия, которые могут быть нарушены наряду с эффективностью и плотностью нанесения покрытия. Использование подходящих порошков кермета с относительно небольшими частицами карбида, плотно связанными фазой металлической связки, способствует оптимизации процесса и повышению износостойкости.

Плазменное напыление — это процесс, с помощью которого могут быть нанесены все материалы покрытия. Повышение степени плавления частиц распыляемого порошка напрямую связано с улучшением эффективности осаждения и когезии покрытия.Большой температурный градиент в плазменной струе и широкое распределение по размерам частиц практического распыляемого порошка легко вызывают различные траектории частиц в плазменной струе, что приводит к разной степени нагрева частиц порошка с использованием обычной плазменной распылительной горелки, в которую порошки загружаются радиально. Разработка плазменной горелки с осевой подачей порошка обеспечивает более эффективный нагрев и ускорение для всех частиц порошка и, таким образом, легко наносится однородное покрытие.Контроль нагрева и ускорения частиц важен для контроля термического разложения распыляемых материалов, таких как WC-Co и HA.

Окисление частиц порошка сплава происходит в две стадии: в процессе полета и после сплющивания. Окисление в полете во многом зависит от размера частиц. Было обнаружено, что содержание кислорода обратно пропорционально увеличению размера капель по экспоненциальной зависимости и достигает более 10 мас.% Для порошков с размером частиц менее 15 мкм. Когда размер частиц превышает 45 мкм, окисление после сплющивания доминирует над содержанием кислорода в покрытиях, на которое в этом случае существенно не влияет размер частиц.Включение оксидов путем окисления на месте углеродистой стали улучшает износостойкость или трибологические характеристики стальных покрытий для алюминиевых отверстий цилиндров двигателя. Включение оксидов регулируется размером частиц спрея.

Размер пятна определяется параметрами капельки. В случае двухфазных капель твердое тело-жидкость, как и в случае с WC-Co, высокоскоростной удар имеет тенденцию вызывать отскок твердых частиц большого размера. Отскок также приводит к обезуглероживанию карбидов во время HVOF-напыления WC-Co и Cr ₃ C ₂ -NiCr.Более того, при высокоскоростном ударе в HVOF двухфазные частицы твердое и жидкое вещество являются необходимым условием для достижения превосходной адгезии. Твердые частицы в двухфазных каплях могут быть встроены в мягкие легкие металлические подложки для создания прочной физической связи за счет эффекта блокировки. Часть металлургической связи между напыляемыми материалами и подложкой из сплава Al или Mg легко образуется за счет локального плавления поверхности подложки. Особенность быстрого охлаждения, связанная с охлаждением брызгами, приводит к образованию метастабильных фаз и даже образованию аморфных фаз.

Поры присутствуют в покрытии термическим напылением с двумерной геометрией, которая отличается от пор в объемных материалах, обработанных традиционными методами, такими как порошковая металлургия. Следовательно, нужно быть осторожным, чтобы соотнести свойства и характеристики покрытия с пористостью. Поры в покрытии после напыления связаны между собой через большую часть несвязанных межслойных поверхностей раздела между соседними ламелями. Газообразная или жидкая среда может проникать через покрытие к границе раздела между покрытием и подложкой, вызывая гальваническую коррозию.Обработка после распыления необходима для полной защиты материалов подложки, таких как сплавы Mg, от коррозии. С другой стороны, подходящая пористость покрытий, нанесенных на отверстия цилиндров из алюминия, позволяет удерживать смазочное масло для улучшения характеристик трибологического износа.

Было показано, что в свойствах покрытия преобладает пластинчатая структура с ограниченной межфазной связью. Максимальный коэффициент сцепления на границе раздела составляет около 32% для покрытия, нанесенного обычными методами распыления.Этот ограниченный коэффициент сцепления на границе ламелей ограничивает индекс механических свойств, теплопроводность и электрическую проводимость покрытий, наносимых термическим напылением. Поэтому при нанесении таких покрытий следует учитывать особенности ламеллярной структуры.

Характеристики, присущие процессам термического напыления и микроструктурам покрытия, упомянутые в этой главе, могут рассматриваться как преимущества и недостатки в зависимости от области применения. Следовательно, оптимизация условий распыления и микроструктуры покрытия должна производиться с учетом конкретных применений.

% PDF-1.5 % 1 0 obj > / PageLayout / OneColumn / Страницы 2 0 R / StructTreeRoot 3 0 R / Тип / Каталог / AcroForm> / Метаданные 4 0 R >> эндобдж 5 0 obj > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 объект > транслировать 2015-07-19T11: 50: 53-03: 002015-06-29T16: 06: 14 + 02: 002015-06-29T16: 06: 16 + 02: 00Acrobat PDFMaker 10.1 для Worduuid: 74bb17f3-fc50-4bf5-a454- a9749403e3deuuid: ae7be175-a502-4f9a-b662-1a5dbbae658f

Reade Advanced Materials — порошки для плазменного распыления / провода для плазменного распыления

Химические свойства

Как правило, такие же, как у порошков для термического напыления

Типичные приложения

1) Осаждаемый материал (сырье) — обычно в виде порошка, реже в виде жидкости, суспензии или проволоки — вводится в плазменную струю, исходящую от плазменной горелки.В струе, где температура составляет порядка 10 000 К, материал плавится и продвигается к подложке. Здесь расплавленные капли сплющиваются, быстро затвердевают и образуют осадок. Обычно отложения остаются прилипшими к субстрату в виде покрытий; Отдельно стоящие детали также можно изготавливать, удаляя подложку. Существует большое количество технологических параметров, которые влияют на взаимодействие частиц с плазменной струей и подложкой и, следовательно, на свойства осадка.Эти параметры включают тип сырья, состав и расход плазменного газа, подвод энергии, расстояние смещения горелки, охлаждение подложки и т. Д.

2) Этот метод в основном используется для нанесения покрытий на конструкционные материалы. Такие покрытия обеспечивают защиту от высоких температур, коррозии, эрозии, износа; они также могут изменять внешний вид, электрические или трибологические свойства поверхности, заменять изношенный материал и т. д. При напылении на подложки различной формы и удалении свободно стоящие части в виде пластин, трубок, кожухов и т. д.могут быть произведены. Его также можно использовать для обработки порошков — сфероидизации, гомогенизации, модификации химии и т. Д. В этом случае субстрат для осаждения отсутствует, и частицы затвердевают во время полета или в контролируемой среде (например, в воде).

Описание

Плазменное напыление, одно из семейства термических напылений, представляет собой технологию обработки материалов для получения покрытий и отдельно стоящих деталей с использованием плазменной струи. Наплавки толщиной от микрометров до нескольких миллиметров могут быть получены из различных материалов — металлов, керамики, полимеров и композитов.

Упаковка

Синонимы

, проволока для плазменного распыления, порошок для термического распыления, проволока для термического распыления, плазменное распыление, плазменное покрытие, плазменное распыление, вакуумное плазменное распыление, VPSF, распыление HVOF, распыление металла, металлизация, двухпроводное дуговое распыление, порошок металлических сплавов, проволочно-дуговое напыление, холодное напыление, горячее напыление, порошки и проволока из чистого молибдена, порошки и проволока из чистого алюминия, порошки и проволока из чистой меди, порошки и проволока из чистого никеля, порошки и проволока из чистого вольфрама, порошки и проволока из нержавеющей стали, порошки из алюминиевой бронзы и Проволока, Баббитовые порошки и проволока на основе олова, Кремний-алюминиевые порошки и проволока, Порошки и проволока из хромомолибдена кобальта, Порошки и проволока из низкоуглеродистой стали, Порошки и проволока из карбида хрома, Мелкие порошки и проволока из карбида вольфрама, Грубые порошки и проволока из карбида вольфрама, Вольфрам Карбидные порошки и проволока высокой твердости, порошки и проволока карбида вольфрама-хрома, порошки и проволока оксида алюминия (оксида алюминия), порошки и проволока оксида алюминия-диоксида титана, порошки диоксида титана и т. Д. порошки и проволока из оксида хрома, порошки и проволока из оксида циркония, порошки и проволока из оксида иттрия-циркония, порошки и проволока из цирконата магния, порошки и проволока из магнезиально-глиноземной шпинели, порошки и проволока из высокоуглеродистого железо-молибденового композита, никель-хромовые порошки и проволока, Предварительно легированные никель-алюминиевые порошки и проволока, Никель-алюминий-молибденовые порошки и проволока, Кобальт-хром-молибденовые порошки и проволока, Алюминий-кремний-полиэфирные порошки и проволока, Алюминий-бронзовые полиэфирные порошки и проволока,

Классификация

Порошок для плазменного распыления / провод TSCA (SARA, раздел III) Статус: варьируется.Для получения дополнительной информации, пожалуйста, позвоните в E.P.A. в + 1.202-554-1404

Советы и хитрости 2021 — Руководства

Последнее обновление Январь 2021 г.

Введение

Термическое напыление — это общий термин, обозначающий несколько процессов нанесения покрытия.Вся сварка включает использование материала покрытия, например прутка, порошка или проволоки, которые расплавляются с помощью различных источников энергии.

Проще говоря, это можно определить как промышленный процесс нанесения покрытия, состоящий из источника тепла и материала покрытия, расплавленного на капли, которые распыляются с высокой скоростью. Распыление продвигается к субстрату распылительной струей или газом.

Термическое напыление — это довольно универсальный процесс, который, как известно, очень эффективен.Это может быть хорошей альтернативой для нескольких видов обработки поверхности, включая процессы термической или нитридной обработки, хромирование и никелирование, анодирование и другие методы.

Толщина покрытия зависит от индивидуальных предпочтений. Покрытие восстанавливает изношенные детали и основные детали машин. Его также можно применять для улучшения характеристик и долговечности элемента. При правильном обращении это может длиться до 70% дольше.

Ниже приведены различные процессы сварки термическим напылением .

Дуговая сварка распылением

Этот процесс также известен как TSA, TSZ или TWAS. В этом методе используется постоянный ток через головку пистолета для подачи питания на положительные и отрицательные провода. С головы провода дуги друг против друга. В результате они создают необходимое тепло, необходимое для образования расплавленного металла.

Для распыления расплавленный металл и сжатый воздух вводятся непосредственно в дугу, разбрызгивая капли на материал, с которым вы работаете.Как только капли попадают в материал, они сцепляются друг с другом, создавая соединение или сварной шов.

Чтобы это выглядело так, как ожидалось, необходимо принять во внимание следующее:

• Сила тока выше или на переходном уровне, достигаемом за счет короткого замыкания и дугового распыления
• Провода должны образовывать воронку на конце электродной проволоки в режиме струйной дуги
• Переход, являющийся точкой смены сварочной ванны, должен быть точным и точным

Если все сделано правильно, капли быстро образуются и идеально разбрызгиваются на поверхность сварочной ванны.

Материалы

В этом процессе используются три вида оборудования: источник питания до 650 ампер, цинк или алюминий, подключение отрицательного и положительного выводов питания.

Процесс

1. Убедитесь, что окрашиваемая поверхность предварительно нагрета. Это исключает медь, алюминий, сплавы марганца и титан, потому что при нагревании они образуют оксид металла. Лучшее, что вы можете сделать, — это недогреть их для эффективности.
2. Подайте питание на два провода как на отрицательный и положительный соответственно.
3. Проволока должна встречаться на головке пистолета, образуя дугу.
4. Используйте сухой и сжатый воздух для распыления материала.
5. Чтобы предотвратить увеличение пористости, распыляйте перпендикулярно поверхности.
6. Для вашей безопасности необходимо распылить поверхность с расстояния 100 или 200 мм.

Преимущества

• Низкая поверхность нагрева
• Гибкий
• Простота и высокие показатели наплавки
• Более плотное и толстое покрытие
• Подходит для лучших неметаллических подложек

Недостатки

• Высокая пористость
• Низкая эффективность нагрева

Это процесс распыления, в котором используется тепло, выделяемое кислородом с топливным газом, для получения чистой и качественной поверхности.Это происходит, когда материал покрытия наносится на подложку.

Этот метод сварки — отличный вариант для поверхностей, которые едва выдерживают экстремальные нагрузки.

Используемый материал

В качестве топлива в процессе используются различные газы, в том числе пропан, пропилен и ацетилен.

Процесс

1. Поток газа образуется в результате химической реакции между кислородом и сгоранием топлива.
2. Распыляемый материал затем нагревается пламенем.
3. Использование сжатого воздуха позволяет распылить расплавленные частицы перед их отправкой на подложку.
4. В случае использования порошковых распылителей, они размягчаются пламенем перед нанесением покрытия газами, поскольку они ускоряются по направлению к соплу.

Как и любая другая сварка распылением, этот процесс относится к числу экологически безопасных и менее требовательных методов. Металлы имеют более высокую пористость, более низкую прочность связи и более высокий уровень оксидов.

Комбинированное топливо и кислород создают пламя, которое используется для плавления смеси.Этот метод сварки популярен для всех малоинтенсивных операций.

Преимущества

• Высокие скорости наплавки
• Низкая поверхность нагрева
• Универсальный
• Процесс простой и удобный

Недостатки

• Относительно низкая адгезия
• Повышенная эффективность нагрева
• Не совместим с металлами с температурой плавления выше 2800 ° C

назад в меню ↑

Сварка с термическим напылением работает за счет объединения таких газов, как кислород, водород, воздух, пропилен и керосин.Смесь нагнетается под высоким давлением в камеру сгорания. Этот канал обеспечивает высокую скорость газа, и порошок впрыскивается прямо в пламя. Одним из преимуществ этого процесса является получение менее одного процента пористости во время нанесения покрытия.

Известно, что метод является консервативным в отношении окружающей среды. Этот процесс предлагает множество материалов с меньшим воздействием на окружающую среду по сравнению с другими процессами опрыскивания, такими как обычные посадки.

Материалы

Как указывалось ранее, такая тактика сварки не наносит вреда окружающей среде. Следовательно, существуют различные легкодоступные материалы, которые можно эффективно использовать в этом процессе. К ним относятся керамика, пластмассы, сплавы, композиты и некоторые металлы.

Процесс

1. Смешайте газы для использования. Чтобы получить поток газа, нужно перемешать с последующим зажиганием топлива и кислорода. Это нужно делать в камере сгорания, которая ускоряет газ под высоким давлением через сопло.
2. Нагрейте материал, на который будет нанесено покрытие.
3. Использование газового пара ускоряет нанесение HVOF-покрытия на поверхность детали и повышает эффективность для достижения наилучших свойств.
4. Всыпать порошок в струю. Здесь он нагревается, а затем ускоряется по направлению к поверхности детали.

При правильном выполнении результат будет состоять из перекрывающихся тонких пластинок.

Этот процесс обычно используется для напыления сплавов и карбидов, которые, как известно, обладают износостойкостью, например Triballoy, Hastelloy и Inconel.Расстояние распыления при этом процессе должно составлять от 380 до 400 мм. Покрытие обеспечивает не только тонкие слои, но и прекрасную адгезию, а также достаточную прочность для сохранения целостности соединения.

Преимущества

• Хорошо выдерживает толстое покрытие
• Низкая пористость
• Высокая адгезия
• Больше остаточных карбидов по сравнению с пламенным напылением или плазменным напылением

Недостатки

• Относительно громко с уровнем шума до 130 дБ
• Низкая производительность наплавки
• Немного дороже

назад в меню ↑

Этот вид сварки распылением был разработан специально для напыления керамики.После различных испытаний было обнаружено, что он может обрабатывать металлы и пластмассы. Считается, что это самый легкий процесс по сравнению с другими сварочными процессами, потому что он требует меньше и более точных шагов, чем остальные.

Подобно процессу дугового напыления, плазменный метод также является универсальным, поскольку он использует различные газы из гелия, водорода, аргона и азота. Электрическая дуга используется для ионизации газа.

Процесс

1. Используйте порошковый сплав и суженную дугу
2. Затем смесь попадает в плазменную горелку мимо питателя в компании с газом аргоном.
3. На третьем этапе порошок направляется в выходящую дугу из горелки
4. Во входящей дуге порошок расплавляется, а затем расплавляется с предполагаемым металлом плавкого предохранителя.

За один проход наносится раствор субстрата от 5% до 20%. Утверждается, что осаждение снижает твердость покрытия в диапазоне 5RC. Наиболее предпочтительным является минимум два прохода.

Процесс плазменного напыления работает при высоких температурах, превышающих 10 000 ° C. Эта температура выше, чем точка плавления большинства металлов. В этом методе в качестве основного инструмента для распыления и нагрева инструмента используется плазменный резак.

Преимущества

• Легко наносится
• Частицы кермета больше по размеру
• Износостойкость
• Очень низкая или нулевая пористость
• Толстое покрытие
• Низкий нагрев подложки по сравнению с GTAW

Недостатки

• Сильное окисление напыляемого материала
• Трудно получить тонкий слой толщиной 1 мм или менее

назад в меню ↑

Детонационная пушка — это устройство, используемое для нанесения керамического покрытия и различных материалов на заготовку с высокой скоростью, контролируя детонацию ацетилена и кислорода.Известно, что распыление с помощью детонационного пистолета обеспечивает износостойкость, микроструктуру и твердые покрытия.

Этот процесс очень предпочтителен, когда требуются механические свойства и чрезвычайный износ. Конечным результатом этого метода является выдающаяся прочность сцепления и плотность.

Необходимые материалы

Некоторые из типичных применений, требуемых для этого процесса, включают ножевые уплотнения, которые вырабатывают энергию, лопасти вентилятора для использования в авиационных двигателях, стержни турбин, стальные ролики и экструдеры.

Процесс

1. Смесь пороха, газа и кислорода воспламеняется внутри ствола пистолета.
2. Ствол пистолета продувается азотом между взрывами.
3. Скорость подачи страницы от 0,5 до 12 килограмм в час.
4. Расстояние распыления должно быть от 50 до 200 мм.

Считается, что процесс имеет наивысшую скорость, что обеспечивает исключительную прочность сцепления. На поверхности с покрытием возникает впечатляющее остаточное напряжение.Он широко используется в таких областях, как абразивное покрытие, а также для предотвращения коррозии.

Преимущества

• Высокая адгезия
• Низкая пористость менее одного процента
• Высокая скорость подачи от 12 кг в час
• Высокое удерживание карбидов по сравнению с пламенным и плазменным напылением

Недостатки

• Трудно использовать для материалов с низкой плотностью
• Уровень шума до 140 дБ
• Требуются запечатанные коробки

назад в меню ↑

Этот вид процесса заключается в введении деформируемых частиц в сверхзвуковой нагретый поток газа.Затем поток, содержащий деформируемые частицы, направляют в подложку. Образовавшееся покрытие наносится путем удара.

В отличие от других методов, частицы вообще не нагреваются; вместо этого сжигается газ. Этим действием достигается более высокая скорость потока. В процессе используются низкие температуры 100-500 ° C. Это делается с потоком газа, который проходит через сопло.

Материалы

Этот процесс в основном зависит от энергии, достаточной для того, чтобы вызвать пластическую деформацию субстрата и частицы.Металлы, такие как алюминий, медь, нержавеющая сталь, сплавы и титан, ограничивают настоящее покрытие.

Настройки машины могут существенно повлиять на окончательный результат сварки. Блок требует высокого напряжения 27-37 вольт.

Процесс

1. Убедитесь, что у вас есть все химикаты, затем выполните обезжиривание паром.
2. Далее следует обжиг пористого материала.
3. После завершения проводится ультразвуковая очистка, сопровождаемая влажной или сухой абразивоструйной очисткой
4. Перед опрыскиванием необходимо выделить 2 часа отдыха.Может использоваться пескоструйная очистка или макрошероховатость.
5. Нанесение покрытия при самой низкой температуре затем распыляется на обрабатываемую поверхность, позволяя частицам прилегать друг к другу, давая равномерное распыление.

Преимущество

• Легкое плавление частиц при низких температурах
• Незначительное окисление
• Микроструктура холодной деформации обуславливает вязкость
• Низкое тепловложение
• С минимальным разбрызгиванием
• Универсален, так как может использовать пластмассы, керамику и различные металлы.

Недостатки

• Потребляет большие объемы газа
• Для напыления твердой керамики следует использовать пластичные связующие

Есть много способов использования такого рода процессов. Некоторые из них включают защиту от коррозии, замену припоев и чистоту покрытия. Для идеального склеивания при распылении необходимо использовать высокую степень детализации при ударе.

Процессы термораспылительной сварки широко используются в различных отраслях промышленности.В двух словах, все покрытие состоит из расплавленного порошка и проволоки. Гильзы подвергаются кислородному или плазменному сжиганию топлива. Тепло, производимое распылительным устройством, приводит в действие нагретую смесь.

Затем смесь распыляется на различные поверхности, совместимые с типом используемого вами процесса, с сохранением прочного и однородного покрытия. Как указано в этой статье, эти термические сварочные аппараты имеют широкий спектр применения в различных областях. Эти области применения включают здания, покрытия самолетов и другие.

Основная цель сварки распылением — защитить поверхность от экстремальных условий, таких как химические вещества, температура, и других внешних условий, таких как дождь и влажность. Поскольку таких процессов 5, вы можете использовать те методы, которые вам удобнее всего. Все они дают отличный результат, если все делать по инструкции.

Супергидрофобные керамические покрытия с помощью плазменного распыления на основе раствора-прекурсора

Материалы

99.999% пентагидрат нитрата иттербия (Pangea International, Шанхай, Китай) растворяли в дистиллированной воде при 70% предела растворимости Yb (NO ₃ ) ₃ в воде при 25 ° C (167,3 г нитрата иттербия на 100%). г воды) для условий с 1 по 6. Для условий с 7 по 12 растворитель заменяли смесью 50 мас.% дистиллированной воды и 50 мас.% этанола. Концентрация нитрата иттербия была снижена до 143,4 г нитрата иттербия на 100 г растворителя из-за более низкой растворимости нитрата иттербия в этаноле.

Изготовление

Для всех экспериментов для нанесения покрытия использовалась плазменная горелка Mettech Axial III Series 600 (Northwest Mettech Corp., Северный Ванкувер, Британская Колумбия, Канада). Приготовленный раствор прокачивали через полипропиленовую трубку с внутренним диаметром 1,58 мм с помощью системы подачи жидкого сырья, разработанной Northwest Mettech Corp (Северный Ванкувер, Британская Колумбия, Канада). Сырье вводилось в плазму вдоль оси факела через коаксиальное сопло. Раствор прошел через центральный 0.Капилляр с внутренним диаметром 8 мм, в то время как газообразный аргон подавался через кольцевое пространство между центральным капилляром и внешней трубкой с внутренним диаметром 3,25 мм со скоростью 10 литров в минуту для распыления жидкости. Капли раствора уносятся в плазму, где растворитель испаряется, а предшественник разлагается по мере того, как капли ускоряются по направлению к подложке. Плазма создавалась из смеси газообразных аргона, азота и водорода при различных расходах (таблица 1). Во время осаждения подложки оставались неподвижными, в то время как плазменный резак управлялся с помощью манипулятора, который перемещался либо за один линейный проход для исследования степени плавления осаждаемого материала, либо по растровому шаблону, чтобы покрыть всю поверхность подложки.Рука робота перемещалась с линейной скоростью перемещения 85 мм / с, а размер вертикального шага в растровом шаблоне составлял 5 мм.

В качестве подложки использовалась нержавеющая сталь марки 304 диаметром 25,4 мм и толщиной 3,175 мм. Подложки были изготовлены поставщиком из холоднокатаной стали и использовались с обработкой поверхности, полученной от поставщика. Для условий 11 и 12 подложки были приданы шероховатости шлифовальной бумагой из диоксида кремния P120 перед нанесением. Все подложки промывали водопроводной водой и сушили на воздухе, затем помещали в держатель подложек и предварительно нагревали до 350 ° C перед нанесением плазменным распылением.

Характеристика

SEM

Покрытия после напыления разрезались прецизионной алмазной пилой IsoMet 5000 (Buehler, ON, Canada). Затем срезы образцов помещали в эпоксидную смолу под вакуумом 3000 Па. Была выбрана эпоксидная смола с низкой вязкостью (Jetset Epoxy, MetLab Corp, ON, Canada), чтобы позволить эпоксидной смоле проникать в поры поперечного сечения покрытия. Поперечное сечение смонтированного покрытия затем отполировали с помощью шлифовальной бумаги из диоксида кремния P320, а затем последовательно алмазными дисками 45 мкм, 15 мкм, 6 мкм и 3 мкм.Затем использовали суспензии алмаза 1 мкм и 0,05 мкм с использованием ионного измельчения (IM 4000, Hitachi, Япония) в качестве заключительной стадии полировки. Между каждым этапом полировки поверхность очищалась в ультразвуковой ванне и сушилась сжатым воздухом. СЭМ (SU 3500, Hitachi, Япония) использовали для характеристики микроструктуры поверхности и поперечного сечения. Чтобы избежать эффектов зарядки в SEM, образцы верхних поверхностей покрытий были покрыты напылением золотом, а полированные поперечные сечения были покрыты углеродом перед наблюдением.Изображения поперечных сечений использовались для количественной оценки толщины покрытия и пористости покрытий.

Толщина покрытия и пористость

Для измерения толщины покрытия из СЭМ-изображений случайным образом были выбраны 8 различных местоположений при каждом условии, и была измерена толщина в каждом месте. Для расчета пористости покрытия изображения SEM обрабатывались программой ImageJ ²⁰ . Из-за шероховатости поверхности покрытия исследовалась только нижняя половина покрытия.Каждое изображение было преобразовано в 8 бит перед вычислением, была применена пороговая функция Li по умолчанию для преобразования изображений в черно-белые, и впоследствии были вычислены значения пористости ²¹ (см. Дополнительную таблицу S1).

XRD

Дифракцию рентгеновских лучей проводили для определения кристаллографической фазы материала покрытия с использованием рентгеновских лучей Cu _Kα в Miniflex600 (Rigaku, MI, USA). Покрытие разрезали на квадратные образцы размером 15 мм на 15 мм, чтобы соответствовать держателю образца аппарата XRD.Измерения проводились в диапазоне угла 2θ от 15 ° до 105 ° со скоростью сканирования 1 ° / мин и шагом сканирования 0,02 ° (см. Дополнительный рисунок S1). Полученные образцы сравнивали со стандартными справочными образцами (карточка PDF №: 01-075-6635).

Измерения характеристик смачивания

Мы измерили угол смачивания водой, как описано ранее ¹⁷ . Изображение угла смачивания воды было снято камерой CCD (Sony XCD-SX900, Япония) с горизонтальным микроскопом (Wild Heerbrugg 400076, Heerbrugg, Швейцария) на 5.8-кратное увеличение. Были использованы капли воды объемом 60 мкл. Для измерений CAH вода добавляется или удаляется со скоростью 1,5 мкл / мин. Капля освещалась прожектором белого света сзади через матовое стекло. Программное обеспечение для обработки изображений, анализ формы осесимметричной капли (ADSA), использовалось для анализа изображения капли воды с целью определения угла контакта с водой ²² . Динамическое воздействие капель воды на покрытие фиксировалось высокоскоростной камерой FASTCAM SA5 (Photron, Калифорния, США) со скоростью 4000 кадров в секунду.

TGA-DSC

Порошки, использованные в анализе TGA-DSC, сушили из приготовленных растворов на горячей плите при 100 ° C в течение 24 часов. Термический анализ высушенных порошков анализировали на NETZSCH STA 449 F3 (Netzsch, MA, USA). Образцы для испытаний (~ 15 мг) нагревали со скоростью 10 ° C / мин до 800 ° C в потоке воздуха при 35 кПа (см. Дополнительный рисунок S4).

Шероховатость поверхности

Изображения поверхности покрытий были созданы с помощью функции захвата 3D-изображений Hitachi TM 3000 SEM (Hitachi, Япония), а 3D-профили поверхности были созданы путем импорта изображений SEM в программное обеспечение 3D-Image Viewer ( Hitachi, Япония).Из трехмерного профиля поверхности была проанализирована шероховатость поверхности с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) от 5 Гц до 639 Гц в 20 точках на профиль поверхности. Для каждого образца были исследованы три профиля поверхности, таким образом, всего было исследовано 60 мест для каждого экспериментального условия (см. Дополнительную таблицу S1).

5 типов процессов нанесения покрытий методом термического напыления, которые вы должны знать

Сегодня покрытия методом термического напыления используются в различных отраслях промышленности. Эти покрытия состоят из проволоки и расплавленного порошка, которые подвергаются плазменному или кислородному горению.Огонь от распылительного устройства питает нагретую смесь, и после того, как она будет распылена на металл, смесь сохранит прочное покрытие.

Покрытия, наносимые методом термического напыления, используются в широком спектре множества полезных применений, включая защиту самолетов, зданий и других конструкций от экстремальных температур, химикатов или условий окружающей среды, таких как влажность и дождь. Вот 5 наиболее распространенных сегодня процессов для создания покрытий термическим напылением:

HVOF — это процесс, в котором используется горелка, которая позволяет распространять пламя всякий раз, когда используется сопло. .Это создает быстрое ускорение, которое ускоряет частицы в смеси. Конечным результатом является исключительно тонкое покрытие, которое наносится равномерно. Несмотря на свою тонкость, это покрытие прочное и хорошо держится. Его устойчивость к коррозии лучше, чем у плазменных покрытий, но он не очень хорошо подходит для высоких температур.

Распыление пламенем сгорания — отличный вариант для поверхностей, которые не предназначены для выдерживания экстремальных нагрузок. Покрытие, получаемое в результате этого процесса, не прикрепляется прочно к поверхности, поскольку распылительный механизм приводится в действие за счет более низкой скорости пламени.Пламя будет генерироваться за счет кислорода, который смешался с топливом, и это расплавит смесь. Распыление пламенем сгорания популярно для применений с низкой интенсивностью из-за своей низкой стоимости.

Плазменное напыление использует плазменную горелку в качестве основного инструмента для нагрева и напыления покрытия. После того, как порошковый материал расплавлен, его наносят на продукт аналогично распылению пламенем сгорания. Покрытия, получаемые в результате плазменного напыления, могут иметь толщину от нескольких микрометров до нескольких миллиметров.Хотя порошок является наиболее широко используемым материалом, также используются металлы и керамика. Процесс плазменного напыления пользуется большой популярностью из-за его адаптируемости.

Вакуумное плазменное напыление выполняется в контролируемой среде, но при низких температурах. Это поддерживает вакуум, а также снижает повреждение материала. Для получения необходимого давления для распыления можно использовать различные комбинации газов. Вакуумно-плазменное напыление используется для таких элементов, как автомобильные бамперы, приборная панель или корпуса для наружных зеркал заднего вида.Этот процесс также можно использовать для предварительной обработки полиэтиленовых формованных изделий, которая обеспечивает адгезию эпоксидных клеев на водной основе.

В этом методе напыления используется точка дуги, которая создается между двумя электропроводными проводами. В месте соединения проводов произойдет плавление. Дуга позволяет нагревать, что, в свою очередь, вызывает осаждение и плавление, подобно распылению пламенем горения, которое используется с горелкой.Для напыления покрытий будет использоваться сжатый воздух. Эта процедура популярна из-за ее экономической эффективности и, как правило, в качестве основного материала используется алюминий или цинк.