17.1. Классификация видов газотермического напыления.

Газотермическим напылением называют процесс нанесения покрытий, основанный на нагреве материала до жидкого состояния и распыление его на изделие - подложку с помощью газовой струи.

Покрытия наносят без существенного повышения температуры подложки, что исключает появление деформации напыленных деталей.

Газотермическое напыление можно разделить на две группы (рис. 17.1.):

1) газопламенное;

2) газоэлектрическое.

Рис. 17. 1. Классификация видов газотермического напыления.

1) Сущность газопламенного напыления заключается в расплавлении напыляемых материалов газовым пламенем и распылении их сжатым воздухом (рис. 13.2.)

В качестве напыляемого материала применяют порошок, проволоку сплошного сечения и порошковую проволоку или стрежни. В качестве горючего газа применяют ацетилен, пропан-бутан, природный газ и др. Недостатками газопламенного напыления являются низкое качество покрытий, обусловленное пониженной температурой пламени, малыми скоростями переноса частиц и большим содержанием окислов в покрытии.

Рис 17.2. Схема напыления газовым пламенем:

1 - горючая смесь; 2 - распыляемая проволока; 3 - сжатый воздух;

4 - напыляемый порошок; 5- металлизационный факел.

2) Сущность электрометаллизационного напыления заключается в плавлении проволоки электрической дугой и распылении жидкого металла сжатым воздухом. Распыления сжатым воздухом приводит к значительному выгоранию компонентов и их окислению.

 Электрометаллизаторы значительно проще в управлении в сравнении с пламенными. При электродуговом напылении в качестве исходного материала используют проволоку.

Высокочастотные металлизаторы, как и электродуговые, относятся к аппаратам проволочного типа. Нагрев проволоки осуществляют индуцированием в ней токами высокой частоты. В качестве источника питания применяют ламповые генераторы ТВЧ (70-500кГц). Производительность высокочастотных металлизаторов в 1,5-2,5 раза выше производительности электрометаллизационных. Недостатками этого способа напыления являются низкий КПД установок (15-20%), относительно низкая прочность сцепления напыленного слоя с подложкой.

Рис. 17.3. Схема электрометаллизационного напыления:

а - электродугового, б - высокочастотного: 1,3 - напыляемая проволока; 2 - сжатый воздух; 4 - индуктор; 5 - металлизационный факел.

17.2. Сущность плазменного напыления.

Одним из высокопроизводительных способов нанесения покрытий, при котором используется низкотемпературная плазма, является плазменное напыление.

Физическое понятие “плазма” было введено в 1923 г. Лангмером для обозначения газообразного состояния, при котором газы становятся токопроводящими за счет ионизации атомов. При плазменном напылении в факеле струи встречаются электроны, ионы и нейтральные частицы. Для ионизации плазмы используют электрическую дугу, причем с целью повышения температуры дугу сжимают, чем резко повышают ее температуру. Температура аргоновой плазмы достигает 20000-23000 С. Плазменное напыление находит широкое применение в тех отраслях машиностроения, где необходимо нанесением различных стойких сплавов защитить детали машин от интенсивного износа, увеличить работоспособность изнашивающихся частей в несколько раз, защитить детали от коррозии, эрозии, кавитации, абразивного износа, тепловых ударов и др. Толщина напыленных слоев колеблется от 0,03 мм до нескольких миллиметров.

Напыленные покрытия обладают следующими преимуществами: высокой плотностью; прочным сцеплением с основным материалом; гладкой поверхностью напыления, не требующей последующей механической обработки (шлифовки); сравнительно малым расходом напыляемого материала по сравнению с другими методами.

Рис 17.4. Схемы плазменного напыления.

а - подача напыляемого материала в плазменную струю через сопло; б - то же за сопловым участком; в - плазменная металлизация проволокой зависимой дуги; 1 - ввод газа; 2 - ввод воды; 3 - электродная проволока; 4 - подача порошка; 5 - металлизационный факел.

Металлизацию проволокой производят независимой или зависимой дугой.

В качестве плазмообразующих газов применяют аргон, азот, аммиак, гелий и смеси аргона с водородом. Лучшим газом, защищающим вольфрамовый электрод, является инертный газ аргон.

Напыляемые материалы изготавливают в виде порошка или проволоки. Преимущества плазменного напыления порошкообразными материалами (в сравнении с проволочными материалами) следующие: более однородная (без последующей обработки) и мелкая структура покрытия; возможность получения комбинированных покрытий и так называемых псевдосплавов смешением порошков из различных материалов; низкая стоимость.

Для плазменного напыления наиболее пригодны порошки сферической формы грануляцией 5-100 мкм.