Преимущества и недостатки

Наиболее широкое применение электродуговая металлизация получила при создании коррозионностойких покрытий на различных строительных сооружениях. Для этих целей, в основном, напыляются покрытия из Al и Zn. В качестве износостойких покрытий напыляют различные стали, бронзы. Перспективны композиционные материалы, например, из стали и меди, меди и олова и другие.

Недостатком данного метода является перегрев и окисление напыляемого материала. Металл насыщен кислородом и азотом, содержит различные оксиды. А большое выделение теплоты, выделяющейся при горении дуги, способствует к выгоранию легирующих элементов. Поэтому необходимо применять проволоку, где содержалось бы большое количество легирующих элементов.

Можно проводить напыление порошковой проволокой. Качество покрытий может быть особенно высоким при ведении процесса в камере с общей защитой и распылении металла инертными газами. В этом отношении перспективно ведение процесса в низком вакууме.

Высокочастотное индукционное напыление

Высокочастотное индукционное напыление впервые начали применять в СССР. Высокочастотные аппараты весьма перспективны и особенно целесообразны для применения в стационарных условиях работы на механизированных установках, поточных линиях и других массовых работах, выполняемых в закрытых помещениях цехов.

Аппараты пригодны только для нанесения металлических покрытий из проволоки или прутков, расплавляемых за счёт индукционного нагрева токами высокой частоты.

Рисунок 4

1-вставка, концентрирующее электромагнитное поле

2-индуктор

3-напыляемая проволока

4-подающие ролики

5-направляющая вставка

Помещённый в индуктор стержень (напыляемая проволока) нагревается и расплавляется вихревыми токами, возникающими под действием переменного магнитного поля, образующегося при прохождении высокочастотного тока по катушке (рис. 4) Расплавленный металл распыляется струей сжатого воздуха и наносится на обрабатываемую поверхность. При напылении металлов, активно взаимодействующих с кислородом, вместо сжатого воздуха используются инертные газы. Процесс напыления проводится в камере с инертной атмосферой.

Для плавления металла используют индукционный нагрев токами высокой частоты. Особенностью этого источника является поверхностное плавление металла на небольшую глубину, составляющую десятые доли миллиметра. Глубина проникновения тем меньше, чем больше частота тока, электропроводность металла и его магнитная проницаемость.

Конструктивные параметры распылителя оказывают большое влияние на эффективность процесса (особенно форма и размеры индуктора и концентратора, их взаимное расположение). Диаметр сопла и его длина, а также форма аналогичны электродуговым металлизационным распылителям. Подача к нему сжатого газа осуществляется по периферийным каналам. Индуктор и концентратор охлаждаются водой. При этом теряется значительная часть подведенной энергии. Тепловой КПД распылителя находится в пределе 0,24 - 0,4.

К основным параметрам режима работы при ВЧМ относят мощность высокочастотного генератора, его частоту и давление распыляющего газа. Для получения достаточно высокого энергетического КПД распыления следует подбирать частоту тока в соответствии с диаметром распыляемой проволоки. Так, для стальной проволоки (d_п = 5-6 мм) необходима частота около 70*10³ Гц. С уменьшением d_п требуемая частота резко возрастает. При d_п = 3 мм она уже составляет 200*10³ Гц.

Увеличение давления распыляющего газа уменьшает средний размер частиц и увеличивает их скорость.

Параметры распыляемого материала выбирают в следующих пределах: d_п = 3-6 мм, длина отрезков 3-5 м, скорость подачи 0,4 - 1,3м/мин. Необходима высокая степень соосности проволоки и соплового концентратора. Дистанцию напыления выбирают в пределах 50-150 мм. Концентрация потока напыляемых частиц достигает 10⁶ частиц/см²*с.

ВЧМ имеет ограниченное применение, обусловленное значительно более сложным оборудованием и условиями эксплуатации. Метод пригоден для напыления ограниченной номенклатуры материалов, главным образом, сталей. При использовании инертных газов для напыления металлов в покрытиях образуется небольшое количество окислов. Выгорание элементов сплавов, напыляемых данным методом, незначительно, а прочность покрытия с основой высокая.

Аппараты стабильны в работе, образуют хорошо сформированную струю распылённого металла, менее шумны и не выделяют вредного для зрения яркого света.