Плазменное напыление металла

Виды и использование процессов плазменного напыления металлов

Плазменное напыление (или, проще говоря – диффузионная металлизация) прекрасный способ изменения физико-механических параметров, а еще структуры ключевой поверхности. По этому он часто применяется с декоративными целями, и для увеличения стойкости конечного продукта.

Принцип плазменного напыления

Как и классические методы поверхностных покрытий, при диффузионной металлизации происходит осаждение на металлической поверхности слоя иного металла или сплава, который обладает нужными для дальнейшего использования детали качествами – необходимым цветом, противокоррозионной стойкостью, твёрдостью. Отличия заключаются в следующем:

1. Высокотемпературная (5000 — 6000 °С) плазма существенно делает быстрее процесс нанесения покрытий, который может составлять доли секунд.
2. При диффузионной металлизации в струя плазмы в поверхностные слои металла могут диффундировать также элементы химии из газа, где проходит обработка. Аналогичным образом, регулируя состав газа, можно достигать комбинированного поверхностного насыщения металла атомами необходимых компонентов.
3. Равномерность температуры и давления в середине плазменной струйки обеспечивает большое качество конечных покрытий, чего очень тяжело достигнуть при классических способах металлизации.
4. Плазменное напыление выделяется чрезвычайно небольшой долгим процессом. В результате не только увеличивается продуктивность, но еще исключается перегрев, окисление, другие нежелательные поверхностные явления.

Рабочие установки для реализации процесса

Потому как очень часто для инициации высокотемпературной плазмы применяется электрический ток в газах – дуговой, искровой или импульсный – то применяемое для подобного варианта напыления оборудование включает:

• Источник создания разряда: высокочастотный генератор, либо сварочный преобразователь;
• Рабочую герметизированную камеру, где размещается подвергаемая металлизации заготовка;
• Резервуар для газа, в атмосфере которого будет выполняться формирование высокотемпературной плазмы;
• Насосной или вакуумной установки, обеспечивающей нужное давление для прокачки среды работы либо для создания необходимого разрежения;
• Системы управления за ходом протекания процесса.

Работа плазмотрона, выполняющего плазменное напыление, бывает так. В герметизированной камере крепится напыляемая деталь, после этого между поверхностями рабочего электрода (в его состав входят напыляемые детали) и заготовкой возбуждается электрический ток в газах. Одновременно через зону для работы с требуемым давлением прокачивается жидкая или газообразная среда. Её назначение – сжать территорию разряда, повысив таким образом объёмную плотность его мощности тепла. Высококонцентрированная плазма обеспечивает размерное исчезновение металла электрода и в то же время инициирует пиролиз находящейся вокруг заготовку среды. В результате на поверхности образуется слой необходимого химического состава. Меняя характеристики разряда – ток, напряжение, давление – можно управлять толщиной, а еще структурой напыляемого покрытия.

Схема плазменного напыления

Подобно происходит и процесс диффузионной металлизации в вакууме, кроме того, что сжатие плазмы происходит вследствие разницы давлений в середине и вне её столба.

Технологическая оснастка, расходники

Подбор материала электродов зависит от назначения напыления и вида отделываемого металла. К примеру, для упрочнения штампов самые продуктивные электроды из железо-никелевых сплавов, которые дополнительно легируются подобными элементами, как хром, бор, кремний. Хром увеличивает устойчивость к износу покрытия, бор – твёрдость, а кремний – плотность завершального покрытия.

При металлизации с декоративными целями, основным критерием выбора металла рабочего электрода считается конфигурация напыляемой поверхности, а еще её внешний вид. Напыление медью, к примеру, делают электродами из электротехнической меди М1.

Значительной структурной составляющей процесса считается состав среды. К примеру, если понадобится получить в напыляемом слое высокостойкие нитриды и карбиды, в газе обязаны быть органические среды, содержащие углерод или азот.

Дальнейшая обработка покрытия которое готово

В силу свойств процесса плотность напылённого слоя и крепость его сцепления с ключевым металлом не всегда бывают достаточными для обеспечения долговечности покрытия. По этому часто после обработки деталь подвергается дальнейшему поверхностному оплавлению с применением кислородно-ацетиленового пламени, либо в термических печах. Как последствие, плотность покрытия увеличивается во много раз. После чего продукцию зашлифовывают и полируют, используя твердосплавный инструмент.

С учитыванием следующей доводки изделия, толщину металлического слоя после обработки принимают не менее 0,8 — 0,9 мм.

Чтобы придать детали финальных свойств прочности её закаливают и отпускают, используя технологичные режимы, предлагаемые для ключевого металла.

Плазменное напыление увеличивает теплоустойчивость, устойчивость к износу и твёрдость изделий, повышает их способность противодействовать процессам ржавления, а напыление с декоративными целями существенно делает лучше внешний вид деталей.

Ограничениями технологии диффузионного плазменного напыления считаются излишняя сложность формы заготовки, а еще относительная сложность применяемых установок.

При низких требованиях к равномерности образующегося слоя можно применять и более лёгкие установки, конструктивно напоминающие полуавтоматы для сварочных работ. В данном случае плазменное напыление производится в пузыре воздуха, который образуется при обдуве зоны обработки компрессором. Электроды, в составе которых есть напыляемый металл, постепенно перемещаются по контуру изделия. С целью улучшения сцепления напыляемого металла с основой вовнутрь зоны напыления вводится также присадочный материал.

Процесс напыления металлического порошка на токарном станке

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.