Плазменное нанесение покрытий
Плазменное напыление является одним из наиболее применяемых способов термического напыления. В зоне плазменной струи достигаются температуры достаточные для плавления любых материалов. При использовании порошком количество материалов используемых для покрытий неограничено. Плазмотрон объединяет катод (электрод) и анод (водоохлаждаемое сопло) отделенные друг от друга небольшой камерой. При подаче постоянного тока между анодом и катодом образуется электрическая дуга. В это время через камеру подается поток газа. В результате ионизации газовой среды возникает плазменная струя. Когда нестабильная плазма снова превращается в газовое состояние, выделяется тепловая энергия. Вследствие присущей плазме нестабильности ионы в плазме ионы в плазме быстро рекомбинируются. В точке, где происходит рекомбинация ионов, температура может достигать от 6 до 16 тысяч градусов Цельсия (температуры на поверхности солнца). Вводимый покрывающий материал плавится и переносится струей на подложку.
Типичными плазмообразующими газами являются водород, азот, аргон и гелий. Обычно используют смеси этих газов (2-х … 4-х), что позволяет, совместно с регулированием величины тока, управлять количеством энергии, выделяющейся в плазменной системе для обеспечения повторяемости и наилучшего качества покрытия. Кроме того, может изменяться место и угол под которым материал вводится в плазмотрон, а также дистанция напыления. Это обеспечивает высокую гибкость процесса в направлениях управления параметрами плазменной струи, условиями плавления и переноса материала. Расстояние от среза сопла плазмотрона до подложки поддерживается из условия обеспечения на поверхности необходимой температуры (обычно 40…260°С). Особенностями и преимуществами этого процесса являются универсальность, высокая гибкость, большое количество наносимых материалов, неограниченная толщина покрытий, простота автоматизации, высокая производительность.
Плазмотроны позволяют наносить покрытия как на внешние, так и на внутренние поверхности, например показанный плазмотрон, служит для нанесения покрытий в отверстиях диаметром от 40 мм. Выпускаются такие плазмотроны длиной 250 и 450 мм. Они имеют эффективное водяное охлаждение. В качестве плазмообразующего газа используется аргон или гелий. Предназначены для нанесения покрытий из металлов, керамик и металлокерамик. Обеспечивает прочность сцепления покрытий 60 МПа, расход порошка составляет 20…25 г/мин. Плазмотроны могут устанавливаться на специальное или универсальное станочное оборудование.
Плазменное нанесение покрытий имеет следующие особенности и преимущества:
- получение плотных и малоокисленных покрытий с высокой прочностью сцепления с основой;
- высокая производительность при нанесении как металлических, так и керамических материалов;
- высокий коэффициент использования: не менее 70% - для металлов и 50% - для оксидных керамик;
- сравнительно низкие эксплуатационные расходы, особенно при использовании сжатого воздуха вместо инертных газов;
- напыление производится в защитных кабинах фильтровентиляционной системой.
Электродуговое нанесение покрытий.
Электродуговое напыление, простой портативный, экономичный способ получения покрытий основанный на использовании плавления материала электрической дугой и его распыления сжатым воздухом. Две проволоки подключенные к электрическому источнику питания с контролируемой скоростью подаются в рабочую головку. Современные устройства для дугового напыления обеспечивают автоматический контроль подачи проволок и условий дугообразования.
