Что такое плакирующий слой металла

Обновлено: 02.07.2024

Современные производители труб и трубопроводной арматуры всерьез задумываются о необходимости продления срока службы своей продукции. Чтобы добиться желаемого результата необходимо использовать новые материалы, созданные по инновационным технологиям. Одним из самых популярных способов улучшения качественных характеристик является плакировка. Плакирование металлов – это термомеханическое нанесение на его поверхность тонкого защитного слоя другого металла или сплавов. Таким способом покрываются листы, плиты, проволока, трубная продукция.

Плакирование применяют для того, чтобы создать на поверхности материала слой, обладающий определенными свойствами. Это может быть твердость и износостойкость, а также устойчивость к:

возникновению коррозии;
высоким температурам;
эрозии.

Таким способом можно не только создавать оборудование и детали, но и восстанавливать их после изнашивания.

Защитное покрытие может наноситься с одной или с двух сторон. Его толщина может составлять от десятой доли до нескольких миллиметров (3-40% от толщины металла на который наносится). Таким способом обычно улучшают качественные характеристики таких металлов, как углеродистые и устойчивые к воздействию кислоты стали, сплавы титана или меди.

На них наносят слой:

меди;
никеля;
нержавеющей стали;
молибдена;
алюминия;
золота;
серебра.

Какой метод плакирования выбрать? Обычно используются такие способы:

Пакетная прокатка. Листы металла собирают и сваривают в многослойный пакет. Количество слоев зависит от назначения материала и варьируется от 2 до 4. Такой способ используют наиболее часто. Он заключается в том что лист и защитный материал собираются в пакет, который обваривают герметичными швами, нагревают до температуры 1450-1550К. Далее непосредственно выполняется прокатка с величиной обжатия более 60%. Такая процедура приводит к сварке металла и плакирующего слоя.
Комбинированное литье. В заготовку для слитков устанавливают перфорированные разделительные листы с целью определения положения будущей плоскости соединения между материалами. После этого в форму одновременно заливают два металла. Выполняющий работу специалист контролирует равенство высот жидкого материала. После этого биметаллический слиток прокатывается.
Комбинация жидкого и твердого металла. Твердую плиту укладывают в заготовку для слитка, а затем заливают вокруг нее жидкий металл. Соединение слоев осуществляется при прокате полученного слитка.
Сварка взрывом. Методика применяется для создания изделий специального назначения или соединения пар материалов, которые сложно плакировать другими способами. Взрыв позволяет соединить металлы, которые не растворяются друг в друге, при повышенной температуре образуют интерметаллическое соединение и различаются по уровню сопротивления деформации. Основной и защитный материал применяется в холодном состоянии. На поверхность металлического плакирующего листа, расположенного под углом к основе, укладывается взрывчатка с детонатором. Во время взрыва пластины соударяются и возникает струя металла, выходящая из поверхности обеих слоев. Процесс деформации протекает при перепаде давления от нормального атмосферного до 15 МПа (соответствует движению фронтов ударных волн).
Волочение трубы с сердечником. Этот способ применяют для плакирования проволоки.
Наплавка. Этот метод отличается отсутствием разбавления рабочего слоя основным металлом. Способы соединения слоев могут быть разными (ковка, прокатка, взрыв). Для плакирования используется способ сварки давлением (или ее разновидности). Наплавка сопровождается разбавлением материала защитного слоя с основой.

Выбор способа зависит от вида продукции, на которую наносится защита.

Для чего и где применяется плакирование?

Плакирование – это универсальная технология, позволяющая создать или отремонтировать детали, которые в процессе эксплуатации подвергаются воздействию неблагоприятных сред. Это может быть:

различные загрязнения;
шлак;
пар;
высокие температуры.

Использование такой методики позволяет сэкономить средства на приобретении новых деталей. Способ позволяет получить биметалл (триметалл), который существенно удлиняет срок безремонтной эксплуатации трубопроводных магистралей и конструкций, созданных из этого материала.

Смешанные двух металлов позволяет отказаться от использования изделий из более дорогих материалов. Благодаря этой особенности элементы, выполненные при помощи плакировки стали активно использоваться при строительстве трубопроводных систем, постепенно вытесняя изделия, созданные из более дорогих, но менее устойчивых к неблагоприятным воздействиям материалов.

Технологии плакирования активно используются в ювелирном деле. Они позволяют создавать нестандартные украшения или более доступную продукцию (например, при нанесении золотого покрытия на серебро).

Способ применяют также при производстве монет.

Вместо резюме

Организация деятельности современного производства – это не только поиск качественных расходных материалов и надежного сбыта, а и сокращение расходов на создание продукции. Именно поэтому многие предприятия, осуществляющие создание металлических деталей и конструкций все чаще отдают предпочтение плакированию. Созданный по такой технологии материал надежен, способен выдержать большие нагрузки и прослужить гораздо более длительный период времени. Область применения би- и триметаллов постепенно разрастается, и это вполне нормально. Использование деталей, выполненных из плакированных металлов не только сокращают расходы на создание той или иной системы, но и значительно увеличивают срок ее эксплуатации. При заказе таких изделий следует обращать внимание на репутацию компании-производителя, наличие гарантии и возможность получения всей технической документации.

Обратный клапан – защитное приспособление, предназначенное для предотвращения утечек воды, повреждений насоса и других неполадок. Он представляет собой один из видов запорной арматуры, применяемой для защиты от гидроударов в водопроводной сети. Если…

Компания ЗАО «ЭНЕРГИЯ» представила новый продукт от DENDOR–клиновые задвижки для систем пожаротушения с механическим указателем положения и выключателями для контроля положений открыто-закрыто, закрыто, открыто. Задвижки DENDOR для систем пожаротушения…

Технология плакирования металлов

Плакирование металлов — это покрытие деталей тонким слоем другого металла. Краткое описание технологии и методов плакирования. Применение в электротехнике, строительстве, изготовлении художественных изделий и для антикоррозионной защиты.

Плакирование металлов — это покрытие поверхностей деталей равномерным слоем другого металла посредством сильного сжатия и пластической деформации. В основе этой технологии лежит хорошо известный метод холодной сварки, при котором соединение металлических деталей происходит путем создания атомарных связей между их металлическими поверхностями без взаимного проникновения соединяемых материалов друг в друга. Чаще всего плакирование применяют для создания защитных, контактных или декоративных слоев различных металлов на изделиях из конструкционной и нержавеющей стали, а также меди, алюминия и их сплавов.

Медное покрытие на кухонной утвари из нержавейки, омедненные провода и контакты из стали и алюминия, «никелевые» и «латунные» монеты — все это производится с применением технологии плакирования.

Суть и описание процесса плакирования

Вне зависимости от того, каким методом осуществляется сжатие материалов, процесс плакирования изделия в общем виде состоит из следующих этапов:

Подготовка поверхности заготовки, включая ее механическую и химическую очистку от внешних загрязнений и окислов.
Фиксация на поверхности заготовки листового, трубчатого или порошкового материала, из которого будет формироваться плакирующий слой.
Приложение усилия сжатия, которое вызывает взаимную деформацию металлов, достаточную для возникновения между ними атомарных связей.

Плакирование применяют для покрытия как штучных, так и погонных изделий (лента, труба, пруток). При этом используются различные виды специализированного кузнечно-прессового оборудования (штамповочное, экструзионное и прокатное), а также установки для сварки взрывом и лазерные аппараты. Поэтому технологические процессы нанесения плакировки могут быть как циклическими, так и непрерывными.

В зависимости от производственных задач при плакировании может обрабатываться до пяти-шести слоев металла (вместе с основными), при этом толщина плакирующих слоев может составлять от десятых до единиц миллиметров.

Следует также отметить, что важным условием плакирования является сочетаемость металлов основы и плакирующего слоя, которая зависит от однородности их кристаллических решеток.

Методы плакирования

Для создания плакирующего слоя методом сжатия используют хорошо известные технологические методы и традиционное оборудование. Основные среди них:

Прокатка. Длинномерный листовой пакет из нескольких слоев (обычно от двух до четырех) прокатывается через систему вальцов, обеспечивающих необходимое усилие деформирования. Технологические параметры многослойной плакировки зависят от твердости слоев металла и порядка их расположения в пакете.
Экструзия. Применяется для наружной и внутренней плакировки цилиндрических заготовок (труб, проволоки, прутка). В этом случае материал для плакировки представляет собой полую трубку, охватывающую заготовку снаружи. При прохождении через фильеру происходит сжатие и деформация обеих частей, в результате чего образуется плакирующий слой.
Штамповка. Листовой металл для плакировки накладывается на основу и прижимается к ней одновременно со штамповкой рельефного изделия.
Взрывная технология (сварка взрывом). На поверхности соединяемых металлических заготовок устанавливаются накладные заряды взрывчатки, при подрыве которых происходит мгновенное сжатие с большим усилием. Этот метод позволяет соединять слои металла большой толщины.

Для придания металлам пластичности в некоторых случаях их разогревают до заданной температуры с использованием СВЧ-излучателей.

Одна из новейших разработок в области плакирования металлов — это нанесение покрытия на основу с помощью лазерных технологий. В рабочей головке такой установки металлический порошок подается непосредственно в лазерный луч, плавится и в виде направленной струи жидкого металла поступает на поверхность заготовки.

Назначение и сферы применения

Омедненная стальная проволока широко применяется в антеннах с большими пролетами, грозозащитных сетках и разрядниках, а также в качестве присадочного материала в сварочных полуавтоматах MIG/MAG. А покрытые медью алюминиевые провода легко паяются, намного дешевле медных, имеют значительно меньший вес и практически такую же проводимость на высоких частотах (это достигается за счет скин-эффекта). Их массово используют в звуковых катушках наушников и динамиков, а также в высокочастотных коаксиальных кабелях и антеннах.

В качестве декоративного и защитного покрытия плакирование применяют при производстве материалов для стеновых панелей и крыш, кухонной посуды, масляных радиаторов, контактов электротехнических приборов и многого другого. Эту технологию также массово применяют при изготовлении монет. При этом чаще всего используется покрытие стали медно-никелевыми сплавами (как в российской пятирублевой монете) или латунью. В художественном производстве часто используют покрытие металлов сусальным золотом, что также относится к технологии плакирования.

Одним из интересных примеров применения этой технологии является покрытие изделий из алюминиевых сплавов чистым алюминием. А какие оригинальные примеры плакирования знаете вы? Поделитесь, пожалуйста, своей информацией в отзывах к этой статье.

Плакирование металлов

Содержание: Классификация приборов Рекомендации при подборе электропривода Шаровые краны – это вид трубопроводной арматуры, запирающий (регулирующий) элемент которого выполнен в форме сферы. Их активно используют при строительстве нефте-…

Содержание: Прародители первых систем Наблюдения средневековых ученых Появление и использование магистральных систем Советский период Современные технологии Сумеет ли человечество жить без трубопроводов? Какую роль играет это уникальное…

Плакирование — это… Особенности и преимущества технологии

Условия эксплуатации материалов в агрессивных средах неизбежно заставляют пользователей задумываться о специальной защите целевых предметов и конструкций. Это могут быть строительные, производственные, а также бытовые технические и другие объекты, требующие обеспечения стойкости перед враждебными воздействиями. Одним из наиболее эффективных способов решения данной задачи является плакирование. Это один из способов наружного покрытия деталей и конструкций, который в наше время переживает новый виток развития.

Общие сведения о технологии

Основной целью плакирования является создание на поверхности заготовки покрытия, которое могло бы обеспечивать заданные проектом защитные функции. В числе последних можно назвать огнеупорность, биологическую стойкость, морозостойкость и т.д. В некоторых случаях добавляются и новые свойства наподобие изоляционных качеств или повышения электро- и теплопроводности. Что такое плакирование с точки зрения практической реализации?

Это процесс наращивания новых технологических и функциональных слоев на поверхности, который может выполняться разными способами. Речь может идти и о непосредственном покрытии или накладке, но принципиальные отличия имеет именно способ образования слоев. Классические подходы к плакированию предполагают термомеханическое формирование защитной оболочки, но сегодня с появлением новых материалов меняются и методы структурного устройства защитных покрытий.

Особенности плакирования

Образовать на поверхности условного изделия функциональное покрытие позволяет и обычная краска с тем или иным набором свойств. Плакирование же относится к способам внешней защиты, предполагающим вторжение в структуру целевой поверхности. Данный эффект слияния функционального слоя и основного материала как раз достигается термическим воздействием, которое может выражаться в разных формах. По этой причине плакирование поверхностей металла часто сопровождается температурно-временной сваркой с последующей деформацией заготовки.

Еще одной принципиально важной особенностью плакирования является его многослойность. Структура образуется не однородным пластом того или иного защитного материала, а несколькими разнородными пластами, которые имеют разное функциональное направление. Причем часть слоев может иметь общее функциональное назначение (огнеупорность, температурная стойкость, биозащищенность), а другая часть выполняет специальные задачи внутри структуры покрытия, например создает адгезивную основу для сцепки слоев плакирования.

Способ применяют также при производстве монет.

Техника выполнения плакирования

Операция плакирования может выполняться как в отдельном формате, так и в рамках общего технологического процесса производства или обработки детали. В обоих случаях базовый метод реализации технологии предусматривает послойное нанесение сплавов на целевую поверхность. Применительно к металлам эта операция выполняется в ходе горячей прокатки, волочения или прессования. На этапах соединения пластов технология плакирования предусматривает выполнение термической деформации, при которой создаются условия для диффузии горячей заготовки.

Таким способом могут накладываться и сплавляться целые группы металлов, среди которых — сталь, медь, алюминий, коррозионно-стойкие сплавы и т. д. На современном этапе развития технологии также практикуется включение полимерных самостоятельных слоев и модификаторов, улучшающих отдельные свойства нанесенного покрытия.

Применение плакирующей ленты

В целях оптимизации технологического процесса плакирования была разработана концепция укладки готового многослойного покрытия. Его представляет биметаллическая лента, которая содержит в своей структуре несколько разнородных пластов, полученных в результате холодной прокатки. Основу данной заготовки составляют как черные металлы, так и композиционные материалы, в чистом виде применяющиеся машиностроительной, электротехнической, пищевой, химической и другими отраслями промышленности.

В качестве основы для ленты почти всегда используется низкоуглеродистая сталь, благодаря которой осуществляется основной процесс плакирования – это своего рода промежуточная связка, расплав которой соединяет заготовку и функциональное покрытие ленты. К слову, отличия многослойных лент такого типа не ограничиваются подходом к структурному устройству покрытия и охватывают спектр задач новых слоев. На плакирующей оболочке изначально могут размещаться рабочие узлы и детали наподобие токоподводящих контуров, наконечников, биметаллических контактов, ножей-разъединителей, электротехнических зажимов и т.д.

Одним из главных направлений использования метода плакирования является создание изделий из металла с улучшенными электротехническими характеристиками. Плакированная медью сталь имеет лучшую по сравнению с базовым металлом проводимость и способность к пайке, сохраняя при этом все свои прочностные характеристики. Из этого материала изготавливают шины заземления, отводы от медных проводных линий к металлическим конструкциям, шины громоотводов, внутренних проводников коаксиальных кабелей.
Омедненная стальная проволока широко применяется в антеннах с большими пролетами, грозозащитных сетках и разрядниках, а также в качестве присадочного материала в сварочных полуавтоматах MIG/MAG. А покрытые медью алюминиевые провода легко паяются, намного дешевле медных, имеют значительно меньший вес и практически такую же проводимость на высоких частотах (это достигается за счет скин-эффекта). Их массово используют в звуковых катушках наушников и динамиков, а также в высокочастотных коаксиальных кабелях и антеннах.

Лазерная техника плакирования

Перспективное направление технической реализации плакирования с принципами газовой сварки. В качестве термического источника применяется лазерный луч, обеспечивающий состояние расплава заготовки и активного материала. Сырьем для лазерного плакирования обычно выступает порошок, который можно сравнить с флюсом, применяемым в газовой сварке. Это основа расплава, образующая в результате лазерного воздействия тонкий функциональный слой. Что касается газовых смесей, то их подача играет вспомогательную роль для защиты рабочей зоны от негативного воздействия кислорода.

Плакирование порошков

Сыпучие смеси из хрома, вольфрама и никеля могут рассматриваться и в качестве самостоятельной основы для плакирования, необязательно связанной с технологией лазерного расплава. Комбинированные порошковые смеси, специально подобранные под определенный набор функций, наносятся на металл методом химического плакирования. Это транспортная реакция переноса частиц в ионном расплаве на щелочной основе.

Непосредственно процесс покрытия расплавленным порошком выполняется 30-40 мин при температурном режиме порядка 700°С. Сложность данной технологии в условиях производства заключается в необходимости подключения габаритного специализированного оборудования с тиглями и высокотемпературными печами.

Восстановление плакирующего слоя

Как и многие другие виды покрытий, плакирующая основа со временем разрушается, требуя восстановления или ремонта. Частичная коррекция многослойных покрытий выполняется посредством газотермического, электротермического или плазменного напыления. Основу для напыления может представлять тот же флюс из композитных материалов или металлических сплавов. Все большее распространение получают и средства жидкостно-восстановительного плакирования.

Это специальные составы, которые содержат ультрадисперсные или растворимые металлы, их соединения или сплавы. После нанесения под действием определенных температур или химических реакций происходит полимеризация раствора, и через несколько часов обновленное покрытие может вводиться в режим полноценной эксплуатации.

Читайте также: