Износостойкое напыление на металл

Обновлено: 05.10.2024

Выбор наилучшего покрытия для конкретного применения основан на нашем многолетнем опыте и всестороннем знании алгоритмов решения этой технической задачи. Мы не предложим Вам самое дешевое покрытие или то, что находится у нас под руками. Мы будем рекомендовать то покрытие, которое считаем лучшим для условий работы Ваших деталей. Поэтому не удивляйтесь большому количеству вопросов, поскольку нам необходимо глубже понимать Ваши проблемы и требования. Являясь лидирующей в России компанией по технологиям нанесения промышленных покрытий, мы гордимся нашей эрудицией и мастерством.

У нас тесные рабочие отношения с ведущими мировыми производителями порошковых материалов и фирмами, оказывающими услуги по их нанесению, поэтому мы в курсе последних разработок в этой области.

Главное, Вам самим не нужно беспокоиться о выборе лучшей системы покрытий - это наша работа!

Чтобы узнать больше о нашем ассортименте покрытий читайте наш сайт и наши публикации, которые находятся в открытом доступе.

Для получения от нас рекомендаций по выбору покрытий заполните онлайн-форму заявки на нашем сайте, и мы обязательно с Вами свяжемся.

Используемые технологии

электродуговая наплавка порошковыми и проволочными материалами, в защитном газе, под флюсом;
плазменная наплавка;
газотермическое напыление покрытий (газопламенное, электродуговое, плазменное, детонационное, высокоскоростное);
холодное газодинамическое напыление защитных покрытий;
электроискровое нанесение декоративных покрытий;
процессы PVD и CVD осаждения покрытий из газовой фазы;
финишное плазменное упрочнение.

Цель нанесения покрытий на металлические поверхности

упрочнение деталей для предотвращения их разрушения под воздействием окружающей среды, контактного взаимодействия с сопряженной деталью или совместного действия этих факторов;
создание функциональных свойств поверхности;
изменение формы изделия и ее восстановление, наращивание поврежденной в процессе эксплуатации поверхности;
создание декоративного покрытия с определенными визуальными качествами.

Назначения покрытий

1. Износостойкие противостоящие:

изнашиванию схватыванием;
абразивному изнашиванию;
усталостному изнашиванию;
вследствие диспергирования;
фреттинг-коррозии;
кавитационному изнашиванию;
эрозионному изнашиванию.

стойкие против окисления;
эрозионностойкие;
стойкие в агрессивных газовых средах;
теплозащитные;
стойкие в металлических расплавах.

3. Коррозионностойкие для различных сред:

воздушной среды;
воды и водных растворов.

6. Биоактивные, бактерицидные

8. Для восстановления размеров изношенных и бракованных деталей

9. Со специальными свойствами (магнитными, оптическими, для экранирования радиопомех и др.)

10. Технологические (например, покрытия под пайку)

Толщина напыления металлических покрытий — от нанометров до десятков миллиметров. Материалы покрытий: на основе Fe, Cu, Ni, Co, карбиды, нитриды, бориды, оксиды, композиционные, многокомпонентные, минеральные и др.

Карбид вольфрама широко известный сплав, обладающий высокой твердостью и повышенными износостойкими свойствами.

Бронзу чаще всего наносят на изделия методами плазменного или газопламенного напыления. Основное применение это получение антифрикционного покрытия.

Токоведущие шины и шины заземления - очень важные и широко применимые элементы современной электротехнической промышленности. Любой силовой агрегат содержит их в своем составе.

Мы уже более 20 лет занимаемся нанесением различных функциональных покрытий и в том числе нанесением фрикционных покрытий. Если вам требуется увеличить коэффициент трения между сопрягаемыми изделиями – обращайтесь к нам. Присылайте чертеж или фотографии изделий, под нанесение покрытия. Наши инженеры подберут соответствующие материалы для фрикционного напыления и сделают расчет стоимости выполнения работы по нанесению покрытия.

В настоящее время активно разрабатываются новые источники энергии - топливные элементы с протонообменной мембраной (proton-exchange membrane fuel cells - PEMFC). Они считаются наиболее перспективными экологически чистыми генераторами энергии за счет преобразования химической энергии.

Керамическое покрытие предназначено для защиты металлических поверхностей от износа, коррозии, механических и температурных нагрузок, а также для придания поверхности новых свойств. Данный вид обработки используется во многих отраслях: металлургии, машиностроении, приборостроении, автомобилестроении, атомной энергетике, авиации, двигателестроении, аэрокосмической, производственной отрасли и многих других.

услуги по восстановлению деталей, нанесению покрытий, напылению в вакууме, микроплазменному напылению, электроискровому легированию, плазменной обработке, аттестации покрытий, напылению нитрида титана, ремонту валов, покрытию от коррозии, нанесению защитного покрытия, упрочнению деталей;
поставка оборудования для процессов финишного плазменного упрочнения, сварки, пайки, наплавки, напыления (например, газотермического, газопламенного, микроплазменного, высокоскоростного и детонационного напыления), электроискрового легирования, приборов контроля, порошковых дозаторов, плазмотронов и другого оборудования;
поставка расходных материалов, таких как сварочная проволока, электроды, прутки для сварки, порошки для напыления, порошки для наплавки, порошки для аддитивных технологий, проволока для наплавки и другие материалы для процессов сварки, наплавки, напыления, аддитивных технологий и упрочнения;
проведение НИОКР в области инженерии поверхности, трибологии покрытий, плазменных методов обработки, выбора оптимальных покрытий и методов их нанесения; , консалтинг в области наплавки, напыления, упрочнения, модификации, закалки.

Наши менеджеры подробно расскажут об имеющихся у нас технологиях нанесения покрытий, упрочнения, восстановления, придания свойств поверхности, а также о стоимости услуг компании.

услуги по восстановлению размеров и нанесению функциональных покрытий;
поставка оборудования и материалов для процессов сварки, пайки, наплавки, напыления, осаждения, аддитивных технологий (например, газопламенного, плазменного, высокоскоростного и детонационного напыления, плазменной наплавки, электроискрового легирования, порошковые дозаторы, приборы контроля);
проведение НИОКР в области инженерии поверхности, трибологии покрытий, плазменных методов обработки, выбора оптимальных покрытий и методов их нанесения;
обучение, консалтинг в области наплавки, напыления, упрочнения, модификации, закалки.

Износостойкое напыление на металл

Плавающий

Чертежи и проекты

Разделы АС, АР, КЖ, КМ, КМД и т.д.

Разделы ПС, ПТ, АПС, ОС, АУПТ и т.д.

Разделы ТХ и т.д.

Базы чертежей, блоки

Подразделы

В бизнесе постоянно происходят различные изменения. Одни фирмы закрываются, другие в это же самое время открываются. В связи с этим тем, кто связан с их работой, нужны знания о том, как правильно зарегистрировать коммерческое предприятие и о том, как его правильно ликвидировать. Остановимся более подробно на такой процедуре, как ликвидация ООО.

Каждый человек мечтает о жилье, которое не будет приносить хлопот и будет максимально удобным для проживания в нем. Некоторые люди не задумываясь устанавливают в готовое жилье новые системы отопления, канализации, охраны, сигнализации и так далее, а потом понимают, что им приходится очень много времени тратить на обслуживание этих самых систем.

Монолитный поликарбонат представляет собой лист полимерного материала, не содержащий внутренних пустот и полостей. Впервые он был разработан в начале 1970-х годов, и с тех пор он стал важным конструкционным материалом для многих применений, таких как накопление энергии, автомобильные окна и солнцезащитные кремы.

В наше время при строительстве дачного дома, коттеджа, загородного жилья, для комфортного проживания и соблюдения экологических норм необходима установка современных систем очистки сточных вод. Когда подключиться к общей системе канализации невозможно, лучшим решением было бы использовать автономной системы канализации.

С каждым днем все быстрее развивается электротехника и приборостроение связанно с электричеством. Сложно найти место, где бы ни использовались электроприборы.

Источники вредных веществ в промышленном узле делятся на точечные и линейные. К точечным относятся трубы, выбросные шахты и т.д.; к линейным — фонари цехов, вытяжные проемы.

Анализ мировых тенденций свидетельствует о том, что при сохранении современной ресурсо-затратной экономики, нарушающей организованность в геологической среде, в ближайшие десятилетия появятся непреодолимые проблемы. Д.В.Рундквист доказал наличие минерального уровня организации, связанного с геоформационным уровнем и организованностью всей геологической оболочки с ее иерархической структурой.

Как известно, основным звеном любой системы аспирации является вентиляторная установка, которая обеспечивает разрежение воздуха для отсоса пылевых отходов производства и транспортировки их в зону складирования.

На сегодняшний день большинство предлагаемых работ можно спокойно выполнять у себя дома. Ведь работать в офисе не всем по вкусу, а порой и очень нудно. Поэтому для более эффективной работы, необходимо создать благоприятные условия в домашнем кабинете.

Система автоматического проектирования для разработки проектов слаботочных систем

Износостойкие покрытия

Износостойкие покрытия - металлические и неметаллические покрытия, отличающиеся износостойкостью в условиях контактного трения. По способу нанесения различают износостойкие покрытия:

Термодиффузионные покрытия образуются вследствие диффузии металла из внешней среды в поверхностный слой основного металла. Процесс осуществляют в порошках, расплавах солей, газовой среде, а также термодиффузионной наплавкой. Гальванические покрытия получают электролизом в растворе или расплаве солей. Для нанесения металлизационных покрытий, образующихся при схватывании расплавленных металлических частиц с поверхностью основного металла, прибегают преимущественно к электродуговому, плазменному или детонационному способу. Химические покрытия наносят осаждением металла на поверхность изделия. Горячие покрытия получают, погружая изделие в расплавленный металл.

Наиболее широко используют термодиффузионные и гальванические покрытия, к которым относятся хромирование, борирование, цементация, азотирование и сульфидирование. Хромирование – осаждение на поверхности металлических изделий хрома. Борирование – насыщение поверхностного слоя бором. Цементация –диффузионное насыщение углеродом поверхностного слоя стальных изделий. Азотирование (нитрирование) – насыщение поверхностного слоя металлических изделий азотом. Сульфидирование – создание на поверхности металлических изделий сульфидной пленки для повышения их гидрофобных свойств (защита от действия воды).

Твердое хромирование дает возможность значительно повысить износостойкость изделий. Если необходимо уменьшить коэффициент трения, применяют пористое хромирование, при котором предварительно полученное хромовое покрытие подвергают анодному травлению в электролите, а затем шлифованию. Температура процесса 50-60 °С, плотность тока 40-50 А/дм 2 , продолжительность анодного травления 5-10 мин. При хромировании в поверхностной зоне образуется тонкий (0,02-0,04 мм) карбидный слой (CrFe)₂₃С₆, обусловливающий ее износостойкость (рисунок 19.2).


Рисунок – 3.3 19.3 Микроструктура борированного слоя на изделиях из стали марки Ст.45 (а), стали марки Х17Н2 (б) и среднеуглеродистой стали, борированной методом оплавления (в), ×200

Борирование повышает абразивную износостойкость изделий. Глубина борированного слоя обычно не превышает 0,15 мм, твердость (НV) достигает 1400-1550, а микротвердость 1800-2000 кгс/мм 2 . Борирование осуществляют в газовых и жидких средах, в порошкообразных смесях, электролизное борирование - в расплаве буры (рисунок 19.3). Износостойкость бори-рованных слоев на 40-50 % выше, чем цементованных. В условиях абразивной эрозии металлов борирование повышает износостойкость изделий из углеродистых сталей в 3-3,5 раза.

Цементация обеспечивает высокую износостойкость вследствие обогащения поверхностного слоя изделия из низкоуглеродистой и легированной стали углеродом до эвтевктоидной или заэвтектоидной концентрации (рисунок 19.4). Так, износостойкость стали марок 1X13 и Х17Н2 близка к износостойкости азотированной стали марки Х8МЮА.

Азотирование - наиболее эффективный способ повышения износостойкости аустенитных нержавеющих сталей (рисунок19.5).

Износостойкость азотированной стали в 1,5-4 раза выше износостойкости закаленных высокоуглеродистых цементованных, цианированных и нитроцементованных сталей. К тому же азотирование повышает сопротивление схватыванию металлов в процессе трения.

При сульфидировании в твердой среде предусматривается получение активной серы и диффузия ее в поверхностные слои изделия. В условиях сухого трения износостойкость чугуна, обработанного (температура 930 °С, продолжительность 5-6 ч) в смеси сернистого железа (94 %), хлористого аммония, желтой кровяной соли (3 %) и графита (3 %), увеличивается в 39 раз по сравнению с износостойкостью несульфидированного чугуна.


Рисунок3.4 19.4 Микро-структура Ст.15 после це-ментации и медленного охлаждения. ×200.	Рисунок 3.5 Микро-структура Ст.15 после це-ментации и закалки. ×200.	Рисунок – 3.6 19.8 Микро-структура керамического покрытия Al₂O₃ на стали, нанесенного плазменным напылением. ×160

Ванадирование и ниобирование придают стали высокую износостойкость, но эти процессы (вследствие высокой стоимости) применяют относительно редко, хотя износостойкость ванадированной стали во много раз больше, чем закаленной стали и стали, подвергнутой диффузионному хромированию.

Износостойкость и коэффициент трения чугуна, стали и цветных сплавов улучшают также сурьмированием. В условиях сухого трения сурьмирование почти вдвое повышает износостойкость стали Ст.45, уменьшая на 40 % коэффициент трения в паре с цементованной сталью марки 30ХГТ.

Металлизационные покрытия (толщиной не менее 0,5 мм) наносимые напылением, состоят из тонких слоев металла, разделенных оскидами и большим количеством пор. При трении со смазкой поры, удерживая масло, улучшают смазывание трущихся поверхностей, обеспечивая высокие антифрикционные свойства и износостойкость. В условиях сухого трения металлизационные покрытия обладают низкой износостойкостью.

Электродуговой способ используют для нанесения металлизационных покрытий на изделия, эксплуатируемые в условиях трения скольжения при высоком давлении и небольшой скорости. Плазменное напыление позволяет наносить в виде покрытия любое вещество, плавящееся с образованием жидкой среды и не разлагающееся при перегреве. Этот метод дает возможность наносить износо- и эрозионностойкие покрытия составов: 88 % Со и 12 % WC; 98 % Al₂О₃, 0,5 % SiО₂ и 1,5 % др. окислов; 60 % Al₂О₃ и 40 % ТiO₂. Для повышения износостойкости в них вводят различные волокна. При детонационном способе используют энергию взрыва смеси газов, обеспечивающую лучшую прочность сцепления, чем при плазменном напылении (90-120 МПа). Этим способом создают покрытия из металлических и керамических материалов.

К химическим относятся покрытия карбидные, боридные и силицидные. Покрытия карбидного типа осаждают на нагретую поверхность из газовой смеси летучих хлоридов, водорода и углерода. Так, карбид титана осаждают из газовой смеси, полученной насыщением водорода сначала толуолом при температуре – 15 °С, а затем парами четыреххлористого титана при температуре 20 °С. Осаждение ведут при температуре 1300-1700 °С. Сталь марки У8, покрытая карбидами титана, обладает износостойкостью в условиях абразивного изнашивания в два раза выше, чем спеченный карбид титана. Осаждение боридных покрытий чаще всего осуществляют восстановлением водородом летучих хлоридов соответствующих металлов и хлоридов или бромидов бора. Силицидные покрытия осаждают из газовой среды, состоящей из водорода, хлорида металла и галогенида кремния (обычно SiCl₄). Микроструктура силицидного покрытия представлена на рисунке 19.6.

Керамические покрытия

Керамическими покрытиями называются кристаллические оксидые покрытия, наносимые на поверхность металлических и неметаллических изделий для защиты их от разрушающего действия окружающей среды. Керамические покрытия повышают химическую, термическую и механическую стойкость поверхности изделий в условиях эксплуатации. Различают керамические покрытия высокотемпературные (используемые при температуре выше 800 °С) и низкотемпературные (эксплуатируемые при температуре до 800 °С).


Рисунок – 19.6 Микроструктура сили-цидного покрытия на молибдене, нанесенного из газовой фазы: А – слой MoSi₂; Б – слой Mo₅Si₃; В – молибден, ×200.	Рисунок – 19.7 Микроструктура алити-рованного слоя никеля (температура 950 °С, выдержка 25 ч): А – NiAl (~ 32–36 % Al, H₂₀ ~ 800 кгс/мм 2 ); Б – NiAl (~ 22–28 % Al, H₂₀ ~ 520 кгс/мм 2 ); В – Ni3Al (~ 14 % Al, H₂₀ ~ 400 кгс/мм 2 ); Г – Ni, ×300.

По составу керамические покрытия бывают:

- полиоксидные, содержащие два и более оксидов.

Полиоксидные керамические покрытия часто содержат в исходном составе оксиды, которые в процессе закрепления или эксплуатации образуют химические соединения постоянного (MgO, Аl₂О₃) или переменного (MgO · nАl₂О₃, mАl₂О₃ · nСr₂О) состава. Керамические покрытия бывают также стеклокерамические и керамико-металлические, в которых основой (наполнителем) служат тугоплавкие кристаллические оксиды, а связкой - стекла или различные металлы. Свойства таких покрытий определяются свойствами исходных компонентов, особенностями их взаимодействия, поверхностной энергией и смачиванием твердых оксидов (основы) расплавами стекла или металла (связки).

В зависимости от размеров, формы и назначения изделий, а также свойств наносимого материала керамические покрытия получают эмалированием, шликерным способом (нанесением и сплавлением водной суспензии шликера), газопламенным и плазменным напылением (рисунок 19.8), осаждением из газовой фазы, погружением изделия в жидкие металлы с последующим их окислением. Для получения покрытий шликерным способом из измельченных до нужной дисперсности материалов покрытия и классифицирующих веществ (2-5% глины или бентонита) готовят в шаровых мельницах шликеры, которые наносят на поверхность погружением в них изделий, пульверизацией или электростатическим напылением. 3атем изделия высушивают при температуре 100 –120 °С, а далее подвергают обжигу до температуры, при которой шликерное покрытие оплавляется. Обжиг производят в печах сопротивления, где заранее создают требуемую температуру, или с помощью индукционного нагрева. Температура обжига зависит от состава покрытия и температуры плавления покрываемого материала, а его продолжительность, определяемая экспериментально, - от размеров и формы изделия. При всех условиях температура обжига должна быть на 200-500 °С ниже температуры плавления покрываемого металла. Шликерным способом чаще всего наносят стеклокерамические и керамико-металлические покрытия.

Для получения тонкослойных покрытий наплавлением вместо водных суспензий используют истинные растворы таких водорастворимых соединений, которые при нагревании распадаются с образованием летучих и твердых составляющих. Высокодисперсная твердая фаза отлагается на поверхности изделия и после термообработки образует защитное покрытие. Газопламенным напылением наносят покрытия, компоненты которых имеют температуру плавления ниже 1800 °С и плавятся в пламени кислородно-ацетиленовой горелки без разложения и возгонки. Оксиды Аl₂О₃, ZrО₂, MgO, Cr₂О₃ и др. наносят с помощью пистолета распылителя. Плазменное напыление имеет перед газопламенным то преимущество, что сверхвысокие температуры плазменного потока и отсутствие в нем кислорода позволяют расплавлять и наносить па поверхность изделия любые материалы независимо от их температуры плавления; при этом разложения материала покрытия и окисления поверхности изделия не происходит.

Получение керамических покрытий осаждением из газовой фазы основано на тепловом разложении летучих соединений тех металлов, оксиды которых образуют компоненты покрытия. Процесс ведется в смеси газообразных хлоридов и двуокиси углерода при наличии газa-переносчика (чаще всего Н₂):

Основное преимущество этого способа - возможность получения покрытий из тугоплавких соединений при низкой температуре, а протекание реакций на поверхности позволяет покрывать изделия любой формы.

Погружением изделия в ванну с одним или несколькими жидкими легкоплавкими металлами (чаще всего алюминием, магнием, кремнием) получают, например, покрытия из окислов Аl₂О₃ · SiО₂. Для этого изделие погружают на 10-60 сек в нагретую до температуры 1000-1300 °С ванну с 75 % Al и 25 % Si, затем оно проходит окислительную обработку и на его поверхности образуется муллитсодержащее покрытие.

Подавляющее большинство керамических покрытий обладают высокой огнеупорностью, однако они хрупки, пористы, недостаточно прочно сцепляются с покрываемыми поверхностями и весьма чувствительны к тепловым и механическим ударам. Пористость снижает защитные свойства покрытий в агрессивных газовых и жидких средах, а также в расплавах. Она ниже у стекло-керамических и керамико-металлических покрытий, которые при температуре размягчения связки становятся достаточно пластичными и менее чувствительными к тепловым и механическим ударам. Изменяя вид и количество тугоплавких оксидов в стеклокерамических покрытиях, получают защитные слои, обладающие высокой жаростойкостью, химической стойкостью, ударной прочностью, термостойкостью, электрическим I сопротивлением и др. Керамические покрытия наносят на стали и чугуны, сплавы на основе тугоплавких металлов, на графит и углеграфитовые материалы. Такие покрытия применяют в атомной энергетике, химической технологии, авиа-, ракето- и машиностроении.

Назначение и способы напыления металла

Рассказываем о напылении металла: особенности и назначение технологии. Современные способы. Применяемое оборудование и приборы. Особенности ионно-плазменного и плазменного напыления. Лазерное, вакуумное и порошковое напыление.

Напыление металла – это технология изменения структуры поверхности изделия с целью приобретения определенных качеств, повышающих эксплуатационные характеристики. Обработку выполняют путем нанесения однородного металлического слоя на деталь или механизм. В качестве расходного материала используют специальные порошковые составы, которые подвергают термической обработке и придают им значительное ускорение. При ударном соприкосновении с поверхностью частицы осаждаются на плоскости.

Технология появилась в начале XX века в качестве альтернативы традиционным способам поверхностной модификации металлов. По мере изучения и развития методов напыления металлических изделий была образована отдельная отрасль – порошковая металлургия. Это технология получения порошков для изготовления из них различных изделий.

В современной промышленности напыление металлов считается одним из самых экономичных способов обработки. По сравнению с объемным легированием технология дает возможность получить необходимые эксплуатационные свойства поверхности при меньших затратах.

Сущность и назначение напыления металлов

Нанесение защитных покрытий на металл необходимо для многих отраслей промышленности. Цель напыления изделий – повышение базового эксплуатационного ресурса заготовки. Защитный слой обеспечивает надежную защиту от следующих вредных факторов:

воздействия агрессивных сред;
вибрационных и знакопеременных нагрузок;
термического воздействия.

Состав многокомпонентного порошка подбирают исходя из требуемых эксплуатационных качеств.

Использование нескольких составляющих повышает риск получения неоднородного покрытия ввиду расслаивания защитного слоя. Для решения этой проблемы используют специальные материалы канатного типа, где порошок фиксируется пластичной связкой.

В процессе напыления поток частиц направляют на поверхность металла. При взаимодействии с поверхностью распыляемые элементы деформируются, что обеспечивает надежный контакт с изделием. Качество адгезии с заготовкой зависит от характера взаимодействия частиц с подложкой, а также процедуры кристаллизации защитного слоя.

Способы напыления, применяемое оборудование

На заре развития технологии обработка изделий осуществлялась с помощью сопла горелки и обычного компрессора, которые обеспечивали нагрев расходного материала и скоростной перенос на осаждаемую поверхность. По мере развития технологии были разработаны новые методы получения защитного покрытия. Следующим этапом развития стало использование электродугового оборудования. Конструкция такого металлизатора проволочного типа была разработана в 1918 году.

Существует два вида процесса напыления:

Газодинамическое. Обработка осуществляется мельчайшими частицами, размер которых не превышает 150 мкм.
Вакуумное. Процедура протекает в условиях пониженного давления. Образование защитного слоя происходит в процессе конденсации напыляемого материала на базовой поверхности.

Рассмотрим основные способы обработки, а также особенности используемого оборудования для напыления.

Напыление в магнетронных установках

Технология магнетронной вакуумной металлизации основана на действии диодного газового разряда в скрещенных полях. В процессе работы установки в плазме тлеющего заряда образуются ионы газа, которые воздействуют на распыляемое вещество. Основными элементами магнетронной системы являются:

Функция последнего элемента заключается в локализации плазмы у основания распыляемого вещества – катода. Любая магнитная система состоит из центральных и периферийных магнитов постоянного действия. На катод подают постоянное напряжение от источника питания. Под действием тока происходит распыление мишени при условии, что заряд будет стабильно высоким на протяжении всей процедуры.

Преимущества магнетронного метода:

высокая производительность;
точность химического состава осажденного вещества;
равномерность покрытия;
отсутствие термического воздействия на обрабатываемую заготовку;
возможность использования любых металлов и полупроводниковых материалов.

С помощью установок получают тонкие защитные пленки в среде специального газа. Напыляемым материалом могут выступать металлы, полупроводники или диэлектрики. Скорость образования слоя зависит от силы тока и давления рабочего газа.

Ионно-плазменное напыление

Одна из разновидностей вакуумного напыления металла на поверхность. Метод является следующим этапом развития технологии термического осаждения, которая основана на нагреве исходных материалов до точки кипения с их дальнейшей конденсацией на заготовках.

В состав принципиальной схемы оборудования для ионно-плазменного насаждения входят следующие элементы:

анод;
катод-мишень;
термокатод;
камера;
заготовка.

Алгоритм действия установки:

В камере создается пониженное давление.
На термокатод, который является вспомогательным источником электронов, подается ток.
Вследствие нагрева возникает термоэлектронная эмиссия.
В камеру подают инертный газ. Наибольшей популярностью пользуется аргон.
Между анодом и термокатодом возникает напряжение, которое инициирует образование плазменного тлеющего заряда.
На катод подают мощный заряд.
Положительные ионы воздействуют на распыляемый материал-мишень.
Распыленные атомы осаждаются на заготовке в виде тонкого покрытия.

Ионно-плазменное осаждение используют в качестве декоративных или защитных покрытий, которые характеризуются высокой плотностью и прочностью, а также отсутствием изменений в стереохимическом составе.

Для изменения цвета изделия в технологический цикл добавляют реактивные газы: кислород, ацетилен, азот или углекислоту.

Плазменное напыление

Рабочая температура плазмы может достигать 6000 ºC. Это способствует высокой скорости осаждения состава на поверхности. Длительность процесса – десятые доли секунды.
Существует возможность изменения структурного состава поверхности заготовки. Вместе с горячей плазмой в верхние слои изделия могут диффундировать отдельные химические элементы.
Плазменная струя отличается неизменными показателями давления и температуры. Это положительно влияет на качество напыления.
Благодаря малому времени обработки заготовка не подвергается вредным поверхностным факторам, таким как перегрев или окисление.

В качестве источника энергии для образования плазмы используют искровой, импульсный или дуговой разряд.

Лазерное напыление

повышения прочности поверхностного слоя;
восстановления геометрии изделия;
снижения коэффициента трения;
защиты от коррозионных процессов.

В отличие от прочих методов металлизации источником тепла является энергия излучения лазера. Высокая точность фокусировки позволяет добиться концентрации энергии точно в зоне работы. Это снижает термическое воздействие на заготовку, что позволяет избежать изменения геометрии изделия и дает возможность осуществить напыление практически любого материала.

Благодаря высокой скорости охлаждения в поверхностном слое металла образуются структуры с высокой твердостью, что повышает эксплуатационные характеристики детали.

Вакуумное напыление

Вакуумное напыление металла – эффективный и универсальный способ металлизации поверхности. С помощью данного метода можно обрабатывать практически любое изделие. За время технологического цикла с материалом происходит ряд превращений:

испарение;
конденсация;
адсорбция;
кристаллизация.

Производительность процесса зависит от многих факторов: структуры заготовки, типа наносимого материала, скорости потока заряженных частиц и многих других.

Вакуумные установки отличаются принципом действия. Существует непрерывное, полунепрерывное, а также периодическое оборудование.

Порошковое напыление

Порошковое напыление металлов полимерными материалами является наиболее эффективным способом получения высококачественного покрытия с декоративными или защитными свойствами.

Порошок для распыления представляет собой смесь каучука и цветного пигмента. Его наносят на поверхность с помощью специального электростатического пистолета. При этом порошок приобретает заряд, который способствует эффективному сопряжению с заготовкой.

Для получения качественного покрытия необходимо тщательно подготовить поверхность. Суть процедуры заключается в очистке заготовки от загрязнений и следов коррозии с последующим обезжириванием.

Для использования технологии в промышленных масштабах используют специальные покрасочные линии автоматического или ручного действия.

Напыление металла – одна из самых эффективных технологий модификации поверхности. Обработка позволяет получить покрытие с декоративными или защитными качествами, которые повышают эксплуатационные свойства изделия. А что вы думаете о данной технологии? Какой метод считаете наиболее перспективным? Напишите ваше мнение в блоке комментариев.

Технология напыления

Расплавление высокотемпературным источником энергии распыляемого материала с образованием двухфазного газопорошкового потока, с формированием покрытия, как правило, толщиной 0,1-1 мм и нагреве напыляемой детали не более 150°С.

В зависимости от используемого источника энергии существуют следующие способы напыления:

газопламенное, с использованием тепла сгорания горючих газов (ацетилена, пропан-бутана и др.) в смеси с кислородом или сжатым воздухом;
электродуговое, при плавлении двух проволок электрической дугой и распылении сжатым воздухом расплавленного металла;
детонационное, в котором перенос и нагрев порошкового материала осуществляется ударной волной, образующейся в результате взрыва горючей смеси и выделении при этом теплоты;
плазменное, где нагрев и разгон наносимого порошкового материала осуществляется плазменной струёй;
высокоскоростное (HVOF, HVAF), когда порошковый материал подается в камеру сгорания смеси, содержащей кислород и горючие газы (водород, пропан, метан) или горючее (керосин), с последующим его прохождением через расширяющееся сопло Лаваля;
холодное газодинамическое - нанесение покрытий из пластичных порошковых материалов (в смеси с оксидом алюминия) при их разгоне сверхзвуковыми газовыми струями, нагретыми до температуры 300-1000°С.

Назначение

Нанесение функциональных покрытий и восстановление размеров изношенных и бракованных поверхностей с использованием металлических, керамических, металлокерамических, полимерных и других материалов.

За счет нанесения покрытий поверхности деталей могут приобретать улучшенные характеристики износостойкости, антифрикционности, термостойкости, жаростойкости, эрозионной стойкости, фреттингостойкости, кавитационной стойкости, коррозионной стойкости, электроизоляционных и теплоизоляционных свойств, поглощения или отражения излучения и др.

Выбор

Состоит из определения способа напыления (см. табл.), напыляемого материала, оборудования, технологических режимов для получения заданных свойств покрытия. Параметры режима работы оборудования, связанные с тепловой мощностью и скоростью истечения энергетической струи, выбираются с учетом коэффициента использования материала, адгезии, пористости, проплавляемости покрытия, количественного распределения оплавленных частиц по пятну напыления и других характеристик.

Выбор материала для формирования покрытия определяется условиями эксплуатации напыляемых деталей, требованиями к его толщине и физико-механическим характеристикам после напыления и обработки. Практически, известно около 100 видов распыляемых материалов.

Технико-экономические показатели видов напыления

Метод напыления	Вид напыляемого материала	Оптимальная толщина покрытия	Температура пламени, дуги, детонации, струи	Скорость истечения пламени, дуги, детонации, струи	Скорость частиц	Прочность сцепления покрытия с основой	Пористость покрытия	Производительность процесса - металл	Производительность процесса - керамика	Коэф-фициент исполь-зования материала	Уровень шума
Метод напыления	Вид напыляемого материала	мм	К	м/с	м/с	МПа	%	кг/ч		%	дБ
Газопламенный	порошок, проволока	0,1-1,0	3463 (С2Н2+О2)	150-160	20-80	5-25	5-25	3-10	1-2,5	70-90	70-110
Электродуговой	проволока		5300-6300	100-300	50-150	10-30	5-15	2-50	75-95	75-120
Детонационный	порошок		2500-5800	2000-3000	600-1000	10-160	0,5-6	0,1-6,0	0,5-1,5	25-60	125-140
Плазменный - в инертных средах	порошок, проволока		5000-15000	50-400	10-60	2-15	0,5-8 (20-60 кВт)		70-90	75-115
Плазменный - в активных средах				1000-1500	15	5	70-90	110-120
Плазменный - в разряженных средах				2900	500-1000	70-80	0,5-1	≤75
Высокоскоростной	порошок		2500-3000	2600	350-500	10-160	0,3-1	3-4	40-75	100-120

Преимущества

высокая универсальность процессов, позволяющая наносить покрытия широкого функционального назначения, а также восстанавливать размеры изношенных деталей;
малое термическое воздействие на напыляемую основу (интегральная температура нагрева деталей при напылении не превышает 150°С), что позволяет исключить нежелательные структурные превращения в ней и избежать деформаций;
нанесение покрытий на детали, изготавливаемые практически из любого материала;
отсутствие ограничений по размерам напыляемых изделий;
нанесение покрытий на локальные поверхности;
нанесение многослойных покрытий разнородными материалами;
высокая технологичность процесса, в связи с гибкостью регулирования параметров режима;
получение регламентируемой однородной пористости покрытия для использования в условиях работы со смазкой поверхностей скольжения;
положительное влияние на усталостную прочность основы, за счет получения при напылении слоистой структуры покрытия;
нанесение равномерного покрытия с минимальными припусками для последующей механической обработки;
эксплуатация, в отдельных случаях, напыленных деталей без последующей механической обработки;
использование напыления для формообразования деталей или аддитивных процессов (напыление производят на поверхность формы-оправки, которую после окончания процесса удаляют, и остается оболочка из напыленного материала);
высокая производительность и автоматизация процесса.

Фотографии производства

Недостатки

нестойкость напыленных покрытий к ударным механическим нагрузкам (кроме оплавляемых);
анизотропия свойств; низкий коэффициент использования напыляемого материала при нанесении покрытий на мелкоразмерные детали;
обязательное использование перед процессом напыления активационной обработки (например, абразивно-струйной);
выделение в процессе напыления аэрозолей напыляемых материалов и побочных газов;
повышенный уровень шума, а в случаях связанных с электрической дугой - ультрафиолетового излучения.

Ссылки на книги и статьи

Читайте также: