34.Высокочастотное плазменное напыление.

Данный метод имеет ряд особенностей, основная из которых – использование высокочастотного электромагнитного поля для разогрева плазмы до необходимой температуры. Плазма горит по центру кварцевого цилиндра и имеет форму вытянутого эллипсоида.

В зону горения плазмы подается порошок, который нагревается, транспортируется к поверхности и при взаимодействии с ней образует покрытие. Устойчивое горение плазмы осуществляется при выполнении определенного соотношения между расходом прокачиваемого рабочего газа, величиной высокочастотного напряжения и давления. Часто с целью регулирования химического состава переходных зон покрытия в плазму вводят углерод, кремний или другие химические элементы.

Следует отметить, что при использовании обычных высокочастотных плазмотронов поток плазмы, вытекающий из сопла, испытывает интенсивное турбулентное перемешивание с окружающим холодным воздухом, что приводит к снижению скорости плазменной струи, быстрому ее охлаждению. Длина струи при таком режиме работы – около 50 мм. В процессе перемешивания возможно протекание химических реакций (окисление), что отрицательно сказывается на качестве покрытия. С целью ликвидации указанного недостатка используют два основных технологических подхода:

1)С помощью специальных насадок на сопла создают ламинарный поток плазмы.

2)Напыление осуществляется в камере с низким давлением 1…40Па.

Особый интерес представляет использование высокочастотного напыления для получения керамических покрытий. Керамические покрытия, получаемые методом плазменного напыления, имеют высокую жаростойкость, низкую тепло- и электропроводность. Их наносят на лопатки газовых турбин, реактивных двигателей, гидравлических заслонок, которые подвергаются повышенному изнашиванию и кавитационному разрушению. Основной недостаток керамических покрытий – высокая пористость. С целью повышения сплошности покрытия используют следующие технологические приемы:

3)Вводят в покрытие термореактивные смолы с отвердителями.

4)Пропитывают покрытия расплавами меди и проводят последующую термообработку.

5)Пористое покрытие пропитывается концентрированными растворами легко разглаживающихся химических соединений; при нагревании эти соединения распадаются с образованием газообразивных и твердых продуктов. Твердые продукты реакции остаются в объеме покрытия и заполняют поры.

35.Основные направления совершенствования технологии плазменного напыления.

Плазменное напыление – процесс нанесения покрытия на поверхность детали (изделия) с помощью плазменной струи. Плазменная струя – это частично или полностью ионизированный газ, обладающий свойством электропроводности и имеющий высокую температуру.

Различают высоко- и низкотемпературную плазму. Первая практически ионизирована, и ее электронная температура оценивается в сотни тысяч и более градусов. Низкотемпературная плазма, с температурой в несколько тысяч или десятков тысяч градусов, ионизирована частично и содержит значительную часть нейтральных частиц.

Низкотемпературная плазма – многокомпонентная система, состоящая из атомов или молекул в основном состоянии; молекул, атомов, радикалов в различных возбужденных квантовых состояниях; ионов, электронов. Для нанесения плазменных покрытий применяется низкотемпературная плазма.

Сущность плазменного напыления заключается в том, что в высокотемпературную плазменную струю подается 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.

Плазменный процесс состоит из трех основных стадий:

1) генерация плазменной струи;

2) ввод распыляемого материала в плазменную струю, его нагрев и ускорение;

3) взаимодействие плазменной струи и расплавленных частиц с основанием.

Плазменным напылением наносятся износостойкие, антифрикционные, жаро-, коррозионностойкие и др. покрытия.

Напыление с помощью низкотемпературной плазмы позволяет:

– наносить покрытия на листовые материалы, на конструкции больших размеров, изделий сложной формы;

– покрывать изделия из самых разнообразных материалов, включая материалы, не терпящие термообработки в печи (стекло, фарфор, дерево, ткань);

– обеспечить равномерное покрытие как на большой площади, так и на ограниченных участках больших изделий;

– значительно увеличить размеры детали (восстановление и ремонт изношенных деталей). Этим методом можно наносить слои толщиной в несколько миллиметров;

– легко механизировать и автоматизировать процесс напыления;

– использовать различные материалы: металлы, сплавы, окислы, карбиды, нитриды, бориды, пластмассы и их различные комбинации; наносить их в несколько слоев, получая покрытия со специальными характеристиками;

– практически избежать деформации основы, на которую производится напыление;

– обеспечить высокую производительность нанесения покрытия при относительно небольшой трудоемкости;

– улучшить качество покрытий. Они получаются более равномерными, стабильными, высокой плотности и с хорошим сцеплением с поверхностью детали.

К основным недостаткам метода нанесения покрытий напылением можно отнести:

– малая эффективность и неэкономичность процесса напыления при нанесении покрытий на небольшие детали из-за больших потерь напыляемого материала. В таких случаях покрытие лучше наносить другими способами;

– высокий шум, ультрафиолетовое излучение, образование вредных для здоровья работающих соединений напыляемого материала с воздухом, которое сопровождает процесс напыления.