14.5. Материалы для напыления

Для напыления используют проволоку и порошки. При восстановлении стальных и чугунных деталей напылением наиболее часто применяют стальную проволоку диаметром 0,8...3,0 мм с содержанием углерода 0,3...0,8%. Для увеличения износостойкости концентрация углерода должна быть выше.

Для противокоррозионных покрытий используют цинковую, алюминиевую и стальную проволоки (ст. 10Х18Н10Т).

Проволоки из алюминиевой бронзы применяют для получения антифрикционных покрытий ответственных подшипников скольжения.

Для создания различных составов покрытий наиболее технологично использовать при газотермическом напылении порошковые материалы.

Порошки должны иметь сферическую форму, хорошую сыпучесть и легко подаваться питателем в плазмотрон. Размер частиц 25... 150 мкм. Более мелкие частицы не имеют достаточную кинематическую энергию, чтобы при ударе образовать прочную связь с обрабатываемой поверхностью. Более крупные (более 150 мкм) не успевают прогреться, что также не способствует образованию прочной связи с подложкой.

Так как порошки гигроскопичны (интенсивно поглощают влагу), их следует хранить в герметичной таре или металлические порошки перед нанесением прокаливать при 150...200°С, а керамические — при 600...800"С.

Основными характеристиками, определяющими качество порошка для напыления, являются текучесть, минимальный и максимальный размеры частиц, их форма и склонность адгезии (слипанию и комкованию), стабильность гранулометрического и химического составов. Для получения износостойких покрытий могут применяться следующие группы порошков:

порошки из самофлюсующихся сплавов на никелевой, никель-хромовой и кобальтовой основах, которые широко применяются для газопламенного напыления с последующим оплавлением покрытий. Они придают комплекс ценных эксплуатационных свойств: износостойкость, эрозионную и коррозионную стойкость, удовлетворительно противостоят высокотемпературному окислению. Недостатки — высокая стоимость, дефицит основных компонентов сплавов;

порошки из металлических сплавов;

порошки из карбидов и оксидов металла. Тугоплавкие соединения применяются, в основном, с подслоем из металлических порошков. Только детонационное напыление позволяет наносить рабочие слои некоторых покрытий без подслоев;

механические смеси порошков. Смеси на основе вышеперечисленных групп порошков находят все большее применение для газотермического напыления благодаря простоте и невысокой стоимости их приготовления. Однако использование механических смесей порошков имеет существенные недостатки, главным из которых является сегрегация (расслоение) компонентов при смешивании, транспортировании из дозирующих устройств в струю, а также в процессе напыления. Сегрегация компонентов смесей приводит к неравномерности структуры покрытия, увеличению пористости, снижению прочности и ухудшению эксплуатационных характеристик покрытия. Механические смеси не поддаются стандартизации, поэтому их составы, как правило, подбирают опытным путем. Особых способов приготовления такие смеси не требуют. Они могут перемешиваться на любом оборудовании или спекаться с последующим дроблением;

композиционные порошки представляют собой интегрированные комплексы исходных компонентов (металл, керамика, пластмасса) в каждой порошковой частице.

Классифицировать эти порошки можно по типу строения частиц, характеру поведения компонентов при напылении и по методам получения и назначения.

По типу строения различают плакированные и конгломератные частицы (рис. 14.9).

Плакированная частица (рис. 14.9, а) представляет собой исходную частицу (ядро) одного из материалов, на поверхности которой расположен один или несколько слоев других материалов.

Частица композиционного порошка конгломератного типа сформирована из множества исходных частиц нескольких материалов. У гетеродисперсных конгломератных частиц (рис. 14.9, в) между дисперсностью компонентов существует большая разница и частицы одного из них служат основой (ядром). На ее поверхности размещаются частицы остальных компонентов. В этом случае отношение диаметра частиц основы к диаметру частиц остальных компонентов составляет 10:20. Гимодисперсные конгломератные частицы (рис. 14.9, б) формируются из различных исходных компонентов с частицами, близкими по размеру (отношение диаметров обычно 1:3).

Комбинация этих основных типов позволяет получить ряд структур смешанного типа (рис. 14.9, г, д, е).

По характеру поведения при напылении композиционные порошки делятся на реагирующие при нагреве и термонейтральные. В первом случае получение покрытия совмещено с синтезом новых веществ, и его состав резко отличается от исходного состава частиц. Во втором случае существенного изменения состава в процессе напыления не происходит.