Газ термично пръскане - комплекс модерни, добре установени методи за прилагане на функционално възстановяване и декоративни покрития на голямо разнообразие от материали.

Тяхната област на приложение е изключително широк - от реактивни двигатели, колянови валове на медицински импланти, както и джантите на велосипедни колела.

Под термично пръскане (Thermal разпръскване) разбере набор от процеси, в които пръскане материал се разтопява, диспергиран (пулверизиран) и се прехвърля върху повърхността с помощта на струя газ. На въздействие с повърхността на частицата пръскане материал се охлажда мигновено (скорост на охлаждане може да достигне един милион градуса в секунда) и се деформира плътно чифтосване с него. Поради това, термични спрей покрития имат лента или планарни ултрафини микроструктура. Покритието може да съдържа пори, и в случай на отлагане на метал - частици на оксиди и нитриди.

Може да се разпръсква като метали, сплави и съединения, метални карбиди, оксиди, стъкло, керамика, полимери и композитни материали. По принцип, този метод може да се пръска всеки материал, който не се разгражда при нагряване до температурата на топене. Ролята на субстрата може да действа метали, керамика, дърво или пластмаса.

Прилагането на термични покрития се практикува в индустрията за около 100 години, но през последните 20 години в тази област са настъпили съществени промени, които са представили тези технологии до ново ниво на възможности. Тези промени са причинени от подобряването на производствено оборудване и технологии за производство на суровини за отлагането, въвеждането на напреднали автоматизация и контрол на качеството.

Изобретателят на метода за термично разпръскване е Макс Ulrich Shoop. Пръскане начело с неподвижен тигел инсталиран, той получи покритие върху различни материали. Въз основа на своята технология в Цюрих през 1909 г., фабриката беше открита от метализация. През 1913 г. Улрих гр. Shoop подобрена и патентован дизайн пламък пистолет когато материалът за пръскане се доставя в пламъка на горелка за газ под формата на жица. плътност покритие, получено Shoopom е 85-90% от плътността на компактен материал. През 1918 г. той разработва електрическа пръскачка персонал, да прилагат ефективно покритие на метал. Метод за нанасяне на покритие чрез разпръскване стомана кръстен технология изобретател shoopirovaniem. През 1921, Ulrich Shoop патентована технология Metalloporoshkovaja пламък пръскане.

Термични процеси пръскане да класифицират естеството на енергиен източник на термично (вж. Фиг.) В системи пламък, високоскоростен и детонация пръскане, източникът на енергия е топлината, генерирана от химическа реакция на изгарянето на газ на горивото. В процесите на електрическата дъга и плазма пръскането, енергийният източник е електрическа дъга. Нека разгледаме всеки един от методите на топлинна пръскане.

Пламък пръскане (горивен пламък пръскане)

Пламък пръскане се извършва с помощта на специална горелка, в която се продухва въздух (или кислород) и горивен газ (ацетилен, пропан, водород или др.) Зона на горене се подава пръскане материал, който се топи пламъка на горелката разпръсква и се прехвърля газ струя върху повърхността. процеси Flame пръскане произвеждат покрития с относително висока порьозност (5-12%) и ниска адхезия към субстрата. Това се дължи на малкия газ струя скорост (около 50 м / сек). Температурата на пламък ограничава обхвата на материали, които могат да се разпръскват по метод пламък.

Пръскането материал може да се подава към пулверизатора под формата на прът, кабели, въжета или прах. Метални материали обикновено се използват под формата на гъвкави проводници, че е много удобно и осигурява непрекъснатост на процеса. Керамичен материал - във формата на прахове или специални синтеровани пръчки. Значителен недостатък при използване на пръчки приемственост процес смущения.

Когато се използва за пръскане на многокомпонентни прахове, може да наруши хомогенността на свойствата на покритието, причинени от сегрегация (стратификация) прахове. Този проблем се елиминира чрез използване на гъвкави материали мозък, състоящи се от едно и също праха, държан от гъвкав свързващо вещество. При пръскане свързващ материал е напълно изпарен и депозиран само прах материал върху субстрат.

Основните предимства на пръскане пламък. предостави го разпространено са простотата и надеждността на оборудването, както и мобилността. Този метод може да се използва в областта (по пътя). забавители на техники за пръскане са били успешно използвани за ремонт и възстановяване на част геометрия, без да изпитват силен стрес.

Плазмените пръскане (Разпръскването на плазма)

С този метод на изпаряване, източникът на енергия е електрическа дъга се запалва между два електрода. След зоната на горене на дъгата се продухва инертен газ (обикновено аргон или азот прибавя с водород), който йонизира и образува плазма. Температурата на плазма в областта на дъгата достига 15 000 ° С В плазмата струя пръскане материал прах се подава, който се стапя и се прехвърля върху повърхността. Въпреки високите температури в зоната на дъга, повърхността се лекува не изпитва силно нагряване, като на изхода на регион температура дъга рязко спада.

Плазмените разпръсква покрития, получени от никел и железни сплави, карбиди, нитриди, бориди. Изключително висока температура на плазмата по този начин позволява Напръсканите огнеупорна керамика, съдържащи алуминий и цирконий и други огнеупорни материали, които не са податливи на други методи на пръскане.

Предимствата на плазма пръскане са също гъвкавост, способност за контрол на физични и механични свойства на покритието и гъвкавост, което позволява да се пръска почти всеки материал, и комбинации от тях, включително получаване на композитен многослойно покритие.

Оборудване за пръскане плазма е по-сложно, отколкото за пламъка, така че тя включва газ и електрическо оборудване.

В момента интензивно изследване и разработване на нови методи за плазма пръскане. В особено критични случаи, за да се постигне високо процес адхезия покритие и плазма плътност се извършва във вакуумна камера при понижено налягане или в атмосфера на инертен газ. Намаленото налягане увеличава скоростта на частиците, което позволява да се получи по-плътен слой. Провеждане на процеса под инертен газ разпръснати материал изключва взаимодействие с кислород, което прави възможно да се пръска на химично активни материали, такива като молибден disilicide, интерметални съединения. Тези покрития могат да имат висока твърдост и химична стабилност при повишени температури.

Друг обещаващ метод е модификация на процеса на плазма, в която разпръсква материал поток е заобиколен от инертна газова струя да се избегне взаимодействие напръскват частици с кислород. Предимствата на този метод са същите като че по време на процеса в инертна атмосфера.

Детонация пръскане (детонация пистолет, D-Gun)

Инсталация за детонация пръскане прилича автомат стрелба части от загрява прах. В затворена горивна камера, която е прикрепена към цилиндъра, се подава смес от кислород и горивен газ се подава към барел разпръсква повърхност. Чрез входа в камерата се подава прах. Сместа се запалва от електрическа искра и експлодира. Разтопени частици заедно с продуктите от горенето се отделят върху повърхността. Температурата в щифт частици достига точка 4000 ° С изстрела Честота - 3-4 във втория.

Поради високата степен на излъчване на частиците, покрития, получени чрез детонация пръскане. Той има висока якост, твърдост и износоустойчивост. Детонация пръскане създава покритие от керамичен метал: волфрамов карбид, титан, кобалт, титан и бор нитрид, алуминиев оксид.

Недостатък на този метод е хетерогенността на покритието, както и сложността на технологичното оборудване.

Висока скорост на покритие (High Velocity Oxygen гориво, HVOF)

високо изпаряване се считат за най-модерните газови топлинна методите на правилната технология.

По принцип, HVOF техники не се различават от газопламъчно, обаче, благодарение на специалната си конструкция на горелката, те постигат много висок процент на спрей.

Съществува голямо разнообразие на изпълнение високоскоростен на идеята за пръскане. Например, едно изпълнение включва горивна камера и дълъг цилиндричен накрайник, охлажда се с вода. В камерата за високо налягане се продухва кислород и горивен газ. Строго от оста на горелката на пръскане материал прах се подава. Сместа се топи прахови частици и горивни газове, преминаващи през дюзата се ускорява до свръхзвукова скорост и мухи по посока на основата. През първите HVOF системи поколение, горивна камера налягане е 0,3-0,5 МРа, скоростта на емисия на частици е достигнал 450 m / сек. За да се ускори отделяни частици, налягането в камерата се повишава до 1-1.5 МРа, се въвежда в структурата пистолет дюза на Лавал. Напускане на частици надвишават тази скорост от 1000 м / сек.

Покритията, получени се характеризират с високи стойности на плътност достига 99% от плътността на компактен материал, и ниско ниво на остатъчни напрежения. Тъй като наличието на последната е основен фактор за ограничаване на дебелината на покритието, HVOF пръскане покритие позволява да се получи много по-голяма дебелина в сравнение с пръскането на пламъка. Според експлоатационните характеристики на високоскоростните покритие добрите покрития, произведени от детонация пръскане. В някои приложения, процесите постепенно се заместват HVOF плазма пръскане.

Тъй като попадащи частици имат много висока кинетична енергия за образуването на високи покрития качество trebuetsyaih не се топи, което прави процеса само приемлива в някои случаи, например, когато се пръска металокерамика.

HVOF пръскане техника са ненадминати за възстановяване и удължаване на живота части са подложени на голям корозия-ерозия, кавитация, поради високата си плътност и износоустойчивост на покритията.

В развитите страни, пръскане високоскоростен е почти напълно заменя чрез вакуумно изпаряване и се оставя да се откаже от много не безвреден метализация.

Оборудване за дъгови пръскане (Arc пръскане)

Електрически дъга пръскане - един от най-икономични методи за отлагане на покритие, характеризиращо се с ниска консумация на енергия и високи скорости на отлагане. Източникът на топлина, както в случая на плазма пръскане е електрическа дъга. В този случай, дъга се запалва между двата проводника на разпръсква материал се подава в зона спрей при постоянна skorostyu.Temperatura в зоната на дъгата може да надвишава 5000 ° С Диспергиращи разтопен материал и доставянето му до работната повърхност е направена от сгъстен газ струя, като правило - въздух.

Тъй като пръскане материал действа като електрод, този метод може да се пръска само електропроводими материали (метали и сплави), така че понякога се нарича електрически обшивка.

Предимствата на електрическа дъга пръскане са своята простота, ефективност и висок капацитет (до 45 кг / час).

Този процес се използва широко за отлагане на цинк и алуминий корозия покрития, използвани в корабостроенето, оборудване градската инфраструктура селскостопански предприятия.

Има модерни електрическа дъга пистолети, работещи в инертна атмосфера и се използват като азот или аргон газ пулверизиране. В тези инсталации, покритието се получава от реактивни метали като титан и цирконий, за защита от корозия в химическата промишленост.

От голямо значение за прилагане на всякакъв вид термично разпръскване се разпръсква повърхност на предварителната обработка, включващ етап на промиване, обезмасляване и абразивни взривяване. Предварителна обработка засяга силата адхезия на покритието разпръсква от субстрата. В някои случаи, термично покритие спрей след отлагане се подлага на допълнителна обработка -. Oplavke, механични или физико-химична обработка и т.н., който подобрява сцеплението и работни характеристики на продукта. Добри резултати се получават с помощта на термично разпръскване, депозиран на върха на основните слоеве имат обикновено грапава повърхност релеф.

Термични процеси пръскане са широко използвани от редица значителни предимства в сравнение с други методи за покритие. Те включват:

• възможност за прилагане на покрития за обекти на почти всякакъв размер и форма;
• широк спектър на разпръскване материали и субстрати;
• прилагане на термично разпръскване не причинява значително нагряване на обработваните повърхности;
• топлинни деформации отсъстват напръскват части;
• липсата на структурна промяна в материала на заготовката;
• висока икономическа ефективност и опазването на околната среда.

Разбира се, тези процеси трябва да бъдат посочени на ресурсите, тъй като удължава живота на оборудването, оставя се да се възстанови износени компоненти, а не да ги заменят с нови. функционални покрития Application позволява спестяване на скъпи материали, като по-голямата част на части от по-евтин метал. Въвеждане на модерна автоматизиран процес термично пръскане позволява да се произвеждат продукти с висока производителност, за да отговори на изискванията на съвременните технологии.