Газотермические методы синтеза нано и микро размерных слоев.

Газотермические методы заключаются в воздействии на вещество высокой температуры и газового потока, в результате чего происходит нагрев и расплавление вещества и его диспергирование газовых потоков.

Основным методом устройств является металлизатор, в который вводят расходуемое вещество, сжатый воздух и энергию, а на выходе мы имеем газофазный факел.

Основные стадии: 1. подача материала в зону распыления; 2. нагрев, плавление этого материала; 3. раздробление расплава, образование газокапельной фазы.

В зависимости от характера энергетического воздействия и состояния исходного технологического вещества различают следующие разновидности газотермического синтеза: 1. Газопламенный; 2. Газовый; 3. Электродуговой; 4. Высокочастотный; 5. Детонационный; 6. Плазменный.

Преимущества: достаточно высокая экономность; реализуется возможность получения покрытий практически из любых материалов, в том числе из материала одной природы с материалом основы; покрытия обладают высокой износостойкостью.

Недостатки: высокая хрупкость покрытия; определенные трудности в проведении финишной механической обработки из-за высокой твердости нанесенных покрытий; относительно невысокая адгезия.

С целью повышения адгезии покрытий используют следующие основные технологические приемы: оптимизируют температурный режим предварительного нагрева деталей.

Газопламенный синтез.

Газопламенное напыление — наиболее доступный из методов газотермического напыления. Газопламенное напыление предполагает формирование капель (частиц) малого размера расплавленного металла и перенос их на обрабатываемую поверхность, где они удерживаются, формируя тем самым непрерывное покрытие. Металлический либо полимерный порошковый, проволочный либо шнуровой материал подается в пламя ацетилен-кислородной либо пропан-кислородной горелки, расплавляется и переносится сжатым воздухом на напыляемую поверхность, где, остывая, формирует покрытие. Метод прост в освоении и применении, может применяться как в ручном, так и в автоматизированном режиме.

С помощью газопламенного напыления наносят износостойкие и коррозионно-стойкие покрытия из железных, никелевых, медных, алюминиевых, цинковых сплавов, баббитовые покрытия подшипников скольжения, электропроводные покрытия, электроизоляционные покрытия (рилсан), декоративные покрытия. Широко применяется для восстановления геометрии деталей насосно-компрессорного оборудования, крышек и валов электродвигателей, нестандартного оборудования.

Покрытия, полученные газопламенным напылением, отличаются пористостью в 2-10 %, могут обрабатываться резанием либо шлифованием.

Газовый синтез.

Обычно используются металлическая проволока, которая должна быть очищена от загрязнений.

Электродуговой синтез.

Параметры процесса:

-диаметр распыляемой металлической проволоки 1,2-2,5мм.

-скорость движения микрочастиц 140-300м/с,время их пребывания в потоке 0,02с

-сила тока дуги 300-500А

-напряжение между катодом и анодом 17-40В

-мощность установки 14-17кВт

-давление транспортирующего газа 0,5-0,6МПа

При горении дугового разряда возникает температура 5000С,происходит плавление всех металлов,наблюдается выгорание лигирующих элементов.Температура анода выше температуры катода,проволока анод быстрее разрушается.С целью повышения альгезии покрытий на напыляемую подложку подают электрический потенциал.Используют также механическую обработку покрытия одновременно с процессом его нанесения.

 

Высокочастотный синтез.

При таком способе напыления пе­ревод материала покрытия (проволо­ки) в жидкую фазу осуществляется нагревом токами высокой частоты. Распыление расплава выполняется струей сжатого воздуха.Питание индуктора аппарата осуществляется от лампо­вой высокочастотной установки отно­сительно небольшой мощности.

Параметры процесса:

-диаметр проволоки 2,5-5мм

-частота высокочастотных колебаний 200-500кГц

-средняя производительность 5-10кг/час

-коэффициент используемого материала 70%

Физико-механические свойства по­крытий, нанесенные высокочастот­ным напылением, значительно выше аналогичных свойств покрытий, полу­ченных электродуговым напылени­ем. Это объясняется более благопри­ятными условиями плавления мате­риала покрытия (проволоки).
Меньшая окисляемость частиц по­крытия улучшает условия смачи­вания частицами восстанавливае­мой поверхности детали.
К основным недостаткам следует отнести сравнительно невысокую производительность процесса, слож­ность и высокую стоимость высокоча­стотных ламповых установок, кото­рые необходимо использовать для пи­тания индуктора металлизатора.

 

Плазменный синтез.

Это метод при реализации которого нагрев и плавление вещества осуществляется в результате действия на него плазменной струи.

Плазменный разряд создается между катодом и анодом в области между вольфрамовым катодом и медным анодом.Плазменная струя формируется газом в качестве которого используется азот,аргон.При использовании азота,температура плазмы 12000С,аргона 30000С,следовательно наблюдается эрозия разрушения катода и анода.

1.ввод плазмообразующего газа

2.водяное охлаждение

3.катод плазмотрона

4.электро-изоляционный блок

5.анод

6.ввод напыляемого порошка

7.плазменная струя с нагретым порошком

8.покрытие

9.напыляемое изделие