Плазменное напыление. Принцип, оборудование плазменного напыления

Содержание страницы

• Установки плазменного напыления
• Достоинства осевого ввода порошка
• Сводная таблица устройств термического напыления

Итак, в чем же состоит принцип плазменного напыления? Во всех устройствах плазменного напыления порошок приобретает температуру и скорость в струе горячего газа, создаваемого плазматроном. В свою очередь, плазматрон или плазменный генератор — это устройство, изобретенное в 1920-х годах, в котором электрическая дуга, горящая между катодом и анодом в ограниченном объеме (сопле), раздувается инертным газом и создает факел высокотемпературного восстановительного пламени.

Чем же так привлекателен этот принцип для решения задач термического напыления? Именно тем, что пламя плазматрона очень горячее и всегда строго восстановительное; присутствие кислорода в плазматроне категорически не допускается из-за быстрого, в противном случае, разрушения материалов электродов (парциальное давление кислорода в плазмообразующих газах определяется их чистотой и должно быть не выше 0,004%). Факел пламени плазматрона, при грамотном его применении, может не только восстановить активную металлическую поверхность из оксидных пленок на напыляемых частицах, но даже и очистить от оксидов саму поверхность субстрата. Подобную возможность предоставляет исключительно метод плазменного напыления.

В отношении плазменного напыления существует, в среде теоретиков и практиков термического напыления, ряд предрассудков, которые, в большинстве случаев, связаны не с процессом как таковым, а с недопониманием сути процесса напыления, недостатками конструкций конкретных устройств и с неправильным их применением. Обсудим эти предрассудки:

1. «Пламя плазмы слишком горячее и пригодно поэтому, только для напыления тугоплавких металлических и оксидных керамических материалов. Слишком высокая температура приводит к испарению части порошка и разрушению карбидов хрома и вольфрама».

Действительно, температура плазмы может достигать 20.000°C и более, что много выше, чем, например, температура ацетиленокислородного пламени (около 3000°C). Однако, температура пламени имеет очень мало общего с температурой напыляемых частиц. Не углубляясь в физику взаимодействия горячего газа с твердыми частицами, скажем только, что это взаимодействие очень сложное и зависит от большого количества параметров, в числе которых не только температура газа, его скорость, длина факела и размер частиц, но и химические составы газа и частиц. К тому же, решающее значение для передачи тепла от факела к частицам имеет не абсолютная температура пламени, а его светимость. Так, например, более горячее, но почти невидимое водородно-кислородное пламя нагревает частицы гораздо хуже, чем более холодное, но яркое (из-за светящихся нано частиц углерода) ацетилено-кислородное пламя. Светимость факела плазмы зависит от состава плазмообразующего газа, от размера и состава частиц, проходящих сквозь него. Интересно, что во многих случаях эта светимость меньше, чем у ацетиленокислородного пламени и ее приходится увеличивать разными способами, только чтобы придать частицам хотя бы минимальную необходимую температуру. Так как длина пламени газопламенных устройств также часто превышает длину факела плазмы, получается «парадокс»: грубозернистые металлические порошки нагреваются в устройствах порошкового газопламенного напыления сильнее, чем в более мощных и «горячих» устройствах плазменного напыления.

2. «Скорость частиц при плазменном напылении недостаточна для получения плотных покрытий».

Скорость потока газа и частиц в нем определяется не принципом образования пламени, а исключительно конструкцией устройства. В настоящее время существуют промышленные устройства плазменного напыления с соплом Лаваля, обеспечивающие частицам сверхзвуковую скорость.

3. «Для напыления металлов годятся только дорогостоящие установки вакуумного плазменного напыления, а установки атмосферного плазменного напыления непригодны из-за окисления металлических частиц».

Подобное утверждение приходится, как ни странно, слышать довольно часто, даже от людей, практически занимающихся плазменным напылением, особенно применительно к покрытиям из MCrAlY для лопаток газовых турбин. На самом же деле, в этом утверждении происходит типичная подмена понятий: чисто металлические покрытия из легкоплавких никелевых сплавов, полученные вакуумным плазменным напылением (VPS), действительно лучше атмосферно напыленных (APS), но не из-за окисления частиц в плазме, а совсем по другой причине, о которой будет рассказано в разделе, посвященном вакуумному плазменному напылению. Окисление же металлических частиц в обоих этих способах происходит одинаково.

Устройства атмосферного плазменного напыления ничем не отличаются от устройств вакуумного плазменного напыления. Разница не в самих устройствах, а в способе организации процесса напыления: атмосферное напыление проводится на воздухе, а при вакуумном напылении и плазматрон, и напыляемая деталь находятся в вакуумной камере под разряжением. Понятно, что атмосферное напыление гораздо доступнее и дешевле вакуумного, к тому же для больших деталей вакуумное напыление становится просто невозможным из-за нереального размера вакуумной камеры. Сами же плазматроны могут использоваться как для атмосферного, так и для вакуумного напыления.

Чтобы понятнее объяснить особенности плазменного напыления, перейдем к рассмотрению разных конструкций, существующих на сегодняшний день.

Установки плазменного напыления

Устройства плазменного напыления отличаются большим разнообразием конструкций. Будем рассматривать их от самых «традиционных» до самых «продвинутых».

Наиболее распространенные устройства, — это устройства с одним катодом и одним анодом, и с вводом порошка снаружи короткого сопла, перпендикулярно к оси пламени.

Принцип действия таких устройств показан на схеме (рисунок 28):

Рис. 28. Принцип плазменного напыления.

Как видно из схемы, короткое сопло плазматрона одновременно является анодом. Порошок вводится снаружи сопла перпендикулярно оси пламени, в непосредственной близости от дуги.

Самое популярное устройство этого типа, — плазматрон 3MB фирмы Sulzer Metco, который, с небольшими модификациями, существует уже больше 40 лет. На рисунке 29 представлены актуальные модели этой серии с максимальной мощностью 40 кВт.

Рис. 29. Плазматрон 3MB.

Несколько более новое и мощное (55 кВт) однокатодное устройство, — плазматрон F4, показанный на рисунке 30.

Рис. 30. Плазматрон F4.

Устройство 9MB, — один из самых мощных однокатодных плазматронов традиционного типа (80 кВт при токе 1000 А и напряжении 80 В) производится также фирмой Sulzer Metco (рисунок 31):

Рис. 31. Плазматрон 9MB

Традиционные однокатодные плазматроны других фирм мало отличаются от плазматронов Sulzer Metco: все они работают при относительно малом расходе газов, низком (< 100 В) напряжении и большом (до 1000 А) токе дуги. Ни один из традиционных плазматронов не позволяет достичь частицам скорости звука.

Достоинством плазматронов с небольшим расходом газов является возможность придания частицам очень высокой температуры (> 4000°C) из-за относительно долгого времени их пребывания в горячей зоне пламени рядом с дугой. Столь высокие температуры частиц позволяют расплавить практически любые керамические и металлические материалы.

Развитие техники плазменного напыления в последние двадцать лет идет по пути увеличения скорости частиц. Для придания частицам большей скорости необходимо увеличить давление плазмообразующих газов перед соплом, что автоматически приводит к повышению расхода газов и росту напряжения дуги.

Современное, мощное (до 85 кВт, ток до 379 А, напряжение до 223 В) устройство с одним катодом и анодом — это плазматрон 100HE американской фирмы Progressive Technologies Inc., который, благодаря большому давлению и расходу плазмообразующих газов, позволяет достичь скоростей частиц — близких к скорости звука (рисунок 32):

Рис. 32. Плазматрон 100HE.

Из-за высокой скорости плазмообразующего газа уменьшается время пребывания частиц в горячей зоне пламени и, соответственно, их температура. Для противодействия этому необходимо увеличивать мощность дуги и использовать в плазмообразующем газе большое количество водорода, который, благодаря процессу диссоциации-ассоциации молекул, удлиняет горячую зону пламени. Таким образом, плазматрон 100HE реализует температуру частиц, с размером 20-30 мкм, выше 2300°C при скорости около 250 м/сек, что делает возможным напылять покрытия из Cr₃C₂ — NiCr, Cr₂O₃ и Al₂O₃ с малой пористостью.

Вторым направлением развития, в комбинации с увеличением расхода газов, является деление одной дуги на три части, которое позволяет улучшить стабильность и равномерность факела пламени, уменьшить износ электродов и увеличить суммарную мощность пламени. Типичным примером такого устройства является новейший плазматрон TriplexPro^TM-210 фирмы Sulzer Metco с одним анодом и тремя катодами, максимальной мощностью 100 кВт (рисунок 33):

Рис. 33. Плазматрон TriplexPro^TM.

1 – задняя часть корпуса; 2 – анодный стек; 3 – передняя часть корпуса; 4 – изолятор; 5 – накидная гайка; 6 – три катода в керамическом блоке; 7 – элемент анодного стека; 8 – канал плазмы; 9 – насадка с тремя порошковыми дюзами.

Технология Triplex от Sulzer Metco вошла в практику термического напыления в 90-х годах. Эти устройство обладают, по сравнению с плазматронами с одной дугой, существенно большим ресурсом и стабильностью результатов напыления. Для многих коммерческих порошков плазматроны Triplex позволяют также улучшить производительность и КПД напыления при сохранении качества покрытия.

Фирмой GTV GmbH выпущено, в обход патента Sulzer Metco на трехкатодные плазматроны, устройство GTV Delta с одним катодом и тремя анодами, которое, в принципе, является ухудшенной компиляцией TriplexPro (рисунок 34):

Рис. 34. Плазматрон GTV Delta.

Последнее, третье направление развития — это отказ от радиального ввода порошка в пользу гораздо более рационального — осевого. Ключевой элемент конструкции плазматрона с осевым вводом порошка — Convergens был изобретен в 1994 году американцем Люсьеном Богданом Дэльча (Delcea, Lucian Bogdan).

В настоящее время существует только одно подобное устройство, — плазматрон Axial III, максимальной мощностью 150 кВт, производства канадской фирмы Mettech, которое объединяет собой все три направления развития (большой расход газов, три дуги и осевой ввод порошка). Установки плазменного напыления с плазматроном Axial III производятся и распространяются также немецкой фирмой Thermico GmbH.

На рисунках 35, 36 и 37 изображено само устройство Axial III и его конструктивная схема:

Рис. 35. Плазматрон Axial III.

Рис. 36. Вид на устройство Axial III со стороны сопла.

Рис. 37. Принципиальная схема Axial III.

Все современные установки плазменного напыления являются автоматическими, то есть, управление источниками тока, системой водяного охлаждения и расходом газов регулируется системой ЧПУ с визуализацией и сохранением рецептов на компьютере. Так, например, плазматрон Axial III поставляется фирмой Thermico GmbH в комплекте с компьютеризированной системой управления, самостоятельно проводящей зажигание дуг и выход на рабочий режим, выбор рецептов напыления, и осуществляющей контроль всех основных параметров: расхода трех плазмообразующих газов (аргона, азота и водорода), токов дуг, параметров системы водяного охлаждения. Эта же автоматическая система управляет и порошковым питателем.

О порошковом питателе Thermico нужно сказать особо. Это, наиболее «продвинутое» на сегодняшний день в мире устройство позволяет не только постоянно регулировать массовый расход порошка и расход несущего газа (азота или аргона), но и допускает использование тонкозернистых порошков с плохой сыпучестью, непригодных, например, для питателей фирмы Sulzer Metco.

Автор лично, в течение долгого времени работал с плазматроном Axial III и может из своего опыта сказать, что несмотря на некоторые конструктивные недоработки, этот плазматрон представляет собой самое прогрессивное устройство термического напыления, объединяющее достоинства высокоскоростного напыления с высокой температурой строго восстановительного пламени. Главное же достоинство Axial III состоит в осевом вводе порошка.

Достоинства осевого ввода порошка

Осевой ввод порошка — это качественный скачок в технике плазменного напыления. Дело тут не только в том, что при осевом вводе значительно уменьшаются потери порошка, но и в том, что открываются возможности напыления совсем других порошковых материалов, непригодных для радиального ввода. Так как этот аспект является принципиально важным для понимания следующих разделов, остановимся на нем подробнее.

Итак, что же происходит при радиальном вводе порошка в струю пламени на выходе из сопла? Перечислим недостатки такого ввода:

1. Для радиального ввода пригодны только очень узкофракционные порошки, для которых необходимо точно подбирать давление несущего газа. Что это значит?: При недостаточном давлении несущего газа частицы порошка будут «отскакивать» от струи пламени, при слишком высоком давлении несущего газа они будут «простреливать» это пламя насквозь; если же порошок состоит из частиц разного размера, то подобрать «правильное» давление несущего газа в принципе невозможно: самые мелкие частицы будут всегда «отскакивать», а самые крупные — всегда «простреливать», то есть, ни тех ни других частиц в напыляемом покрытии не будет, а будут только какие-то «средние» частицы. Особенно трудно вводятся мелкозернистые порошки из-за их повышенного рассеяния несущим газом (типичное облако пыли вокруг факела).
2. При радиальном вводе порошка нельзя использовать в порошковой смеси не только частицы разных размеров, но и разных плотностей (разных масс) по той же причине: более тяжелые частицы пролетают сквозь пламя легче более легких. Таким образом, попытка использования сложных порошковых смесей приведет к искажению состава покрытия по сравнению с составом порошковой смеси.
3. Увеличение скорости плазмообразующих газов усложняет радиальный ввод порошка, так как дополнительно сужаются интервалы необходимых давлений несущего газа и распределения частиц по размерам. На практике это означает следующее: чем выше скорость пламени, тем меньше КПД напыления при радиальном вводе порошка. Ввести же весь порошок в пламя без потерь невозможно ни при каких обстоятельствах.
4. Расположение порошковых дюз рядом с горячей зоной пламени вызывает их разогрев, компенсирующийся только охлаждением газом, несущим порошок. Если же скорости охлаждающего газа недостаточно для охлаждения, то частицы порошка могут налипать на края отверстия дюз, образуя натеки. Налипшие куски периодически отрываются от дюзы, попадают в пламя и вызывают характерный дефект — «плевание», приводящий к образованию грубых пористых включений в покрытии. Так как скорость истечения несущего газа строго связана с параметрами пламени (см. пункт 1), то возникает проблема: для некоторых порошков просто не существует параметров, убирающих эффект «плевания», особенно если эти порошки легкоплавкие и/или мелкозернистые.

Переход на осевое введение порошка позволяет полностью избавиться от вышеперечисленных проблем:

1. Давление и скорость несущего газа больше не привязаны к параметрам пламени и порошка. Единственное условие, — давление несущего газа должно быть несколько выше давления плазмообразующего газа в сопле в месте ввода порошка. За счет осевого ввода, любой порошок полностью захватывается пламенем.
2. Всегда можно подобрать такое давление несущего газа, при котором «плевания», связанного с налипанием порошка на край отверстия порошковой дюзы происходить не будет.
3. Возможно использование порошковых смесей любой сложности и фракционного состава. Частицы разных размеров будут приобретать различные скорости и температуры, но все, в итоге, примут участие в образовании покрытия. То, что мелкие частицы при осевом вводе в пламя плазмы становятся значительно горячее крупных, открывает новые возможности для дизайна порошковых смесей. Созданию таких полифракционных композиций посвящена основная часть этой книги.

Автору очень повезло, что в его распоряжении в течение многих лет находился плазматрон Axial III с осевым вводом порошка. Если бы не это, то создание новых многокомпонентных покрытий было бы просто невозможно.

Сводная таблица устройств термического напыления

Для обобщения, прямого сравнения и систематизации всех способов термического напыления сопоставим свойства типичных устройств, а также их примерные цены в одной таблице (таблица 2):

Таблица 2. Сравнение устройств термического напыления.

Свойства и характеристики	* Способы термического напыления
	1	2	3	4	5	6	7	8
Использование порошка или проволоки	проволока	порошок	проволока	порошок	порошок	порошок	проволока	порошок
Максимальная скорость напыляемых частиц, м/сек	100	50	200	800	1200	1000	100	400
Максимальная температура напыляемых частиц, °C	2800	2500	1700	1500	600	1200	> 4000	> 4000
Размер частиц, образующих покрытие, мкм	0,1 — 1000	10 — 150	0,1 — 1000	10 — 100	10 — 100	10 — 100	0,1 — 1000	1 — 50
КПД напыления по напыляемому материалу	—	+	—	+++	+++	+++	—	++
КПД напыления по расходу энергии	—	+++	—	—	—	—	++	—
Минимальная пористость покрытия, об. %	10-15	10-25	5-10	2-3	< 1	< 1	5-10	0,5-3
Термическая мощность устройств, кВт	10-30	10-50	30-100	50-250	30-85	< 20	20-150	25-150
Производительность напыления, кг/час	2-5	5-10	2-5	5-10	10-20	< 1	10-30	2-5
Распространенность коммерческих устройств и запчастей на мировом рынке	Много устройств	Много устройств	Мало устройств	Много устройств	Мало устройств	Нет устройств	Много устройств	Много устройств
Мобильность устройств	+++	+++	—	—	+++ для Dymet, — для остальных	—	+++	— для APS — для VPS
Шумность устройств	—	+++	—	—	—	—	—	—
Эмиссия паров и тонкой пыли	—	++	—	++	+++	++	—	—
Цена отдельных устройств, €	2. 000- 5.000	2.000- 3.000	10.000- 20.000	10.000- 50.000	10.000- 80.000	нет	10.000- 20.000	5.000- 30.000
Цена автоматизированных установок без периферии, €	нет	30.000- 50.000	нет	100.000- 250.000	100.000- 250.000	нет	нет	100.000- 250.000
Цена автоматизированных установок с периферией «под ключ»: звукозащитной кабиной, фильтровентиляционной установкой, роботом и т.д., €	нет	100.000- 500.000	нет	200.000- 600.000	200.000- 600.000	нет	нет	200.000- 600.000 для APS 1.000.000 и более для VPS
Сравнительная стоимость эксплуатации с учетом расходных материалов (кроме порошков и проволок), ресурса устройств и запасных частей, €/час	10-15	5-15	30-60	40-100	40-100	> 100	5-30	30-150

* Нумерация способов:

1. Газопламенное напыление проволокой
2. Газопламенное напыление порошком
3. Сверхзвуковое газопламенное напыление проволокой
4. Сверхзвуковое газопламенное напыление порошком (HVOF и HVAF)
5. Холодное напыление порошком
6. Детонационное напыление порошком
7. Электродуговое напыление проволокой
8. Плазменное напыление порошком (APS и VPS)

Просмотров: 3 615

«Электромеханика» | Продукция

Плазменный спрей | Praxair Surface Technologies

Расширить все

Свернуть все

Плазменная горелка TAFA Model SG-100 —

TAFA Model SG-100 представляет собой многорежимную плазменную горелку мощностью 80 кВт, способную работать на дозвуковых скоростях газа со скоростями Маха I и Маха II. Его универсальность позволяет напылять широкий спектр материалов для получения практически любого типа плазменного покрытия, от износостойких карбидов высокой плотности до теплозащитных покрытий с контролируемой пористостью (TBC). Уникальная конструкция SG-100 также обеспечивает возможность внутреннего или внешнего впрыска порошка, что еще больше расширяет возможности оператора по настройке характеристик покрытия.

Особенности модели SG-100:

• Высокая скорость распыления
• Внутреннее и внешнее впрыскивание порошка
• Долговечные аноды и катоды
• Уровни мощности до 80 кВт
• Самоустанавливающиеся компоненты
• Три режима работы для индивидуальных покрытий

Дополнительные усовершенствования включают несколько конфигураций анод/катод/газовый инжектор, комплект воздушного струйного охлаждения, адаптер для внешней подачи порошка и крепления для пистолета.

9Наверх

Плазменная горелка TAFA Model SG-200 —

Удлинительный резак TAFA, модель 2086A —

Удлинительный резак TAFA модели 2700 —

Компактный удлиненный плазменный резак TAFA SG-2100 —

Система управления плазмой TAFA, модель 3710 —

Регулятор плазмы TAFA, модель 6600XL —

Система управления плазмой TAFA, модель 7700AP —

Высокоэнергетическая плазменная система PlazJet II TAFA, модель 7700PJ —

Что такое процесс плазменного напыления?

Процесс плазменного напыления представляет собой процесс термического нанесения покрытия, в котором используются высокие температуры и высокая энергия, электрические источники тепла для расплавления и ускорения мелких частиц на подложке. Частицы расплавленного металла после удара о подложку остывают и образуют однородные покрытия.

Плазменное напыление является наиболее универсальным из процессов термического напыления из-за чрезвычайно высоких температур плазмы, связанных с плазменным шлейфом, что позволяет плавить или испарять любое известное вещество. Образующаяся плазма имеет высокую температуру от 10 000 до 15 000 градусов Цельсия.

Обычные газы, используемые в качестве газов для электрической дуги, включают Ar, N2, h3 и He.

Процесс плазменного напыления обычно используется в аэрокосмической, энергетической, бумажной, нефтегазовой и полупроводниковой промышленности.

Система плазменного напыления

Процесс плазменного напыления состоит из нескольких ключевых компонентов; плазменная горелка, управление технологическим процессом (которое регулирует ток и напряжение дуги, а также расход плазмообразующего газа), источник питания, подача газа, высокочастотный пускатель дуги и устройство подачи материала.

Одним из наиболее важных компонентов системы плазменного напыления является плазменная горелка. Плазмотрон состоит из газового инжектора, катода и анода. Между анодом и катодом образуется и растягивается электрическая дуга, которая ионизирует газ в чрезвычайно горячую плазму, которая выбрасывается из горелки за счет скорости газа. Затем порошок впрыскивается, нагревается и ускоряется потоком плазменного газа по направлению к подложке для формирования покрытия.

В процессе плазменного напыления порошки или проволоки плавятся под воздействием высокой температуры плазменного шлейфа. Эти материалы образуют покрытие, которое будет равномерно распределяться и покрывать целевую подложку. Чтобы в процессе плазменного напыления получить ровное покрытие на подложке и получить частицы нужного размера, скорости и температуры нагрева, необходимо учитывать несколько факторов:

•  Температура и скорость плазменного шлейфа
•  Мощность дугового разряда
•  Расстояние распыления
•  Скорость перемещения резака и подложки
• Количество распылений субстрата
• Размер частиц порошка
• Скорость, скорость и угол впрыска порошка в плазменный шлейф

Каковы преимущества процесса плазменного напыления?

• Процесс плазменного напыления позволяет наносить материалы, которые плавятся при высоких температурах, такие как керамика, металлы с высокой температурой плавления и металлические композиты, на различные материалы подложки
• Покрытия плазменного напыления имеют тенденцию быть плотными, гладкими и полностью расплавленными
• Покрытия плазменного напыления не повреждают и не вызывают изменений в подложке, на которую они наносятся
• Плазменное напыление обеспечивает защиту от коррозии, высокую стойкость к нагреву и окислению, а также износостойкость

Обычные материалы для плазменного напыления

Процесс плазменного напыления можно наносить на различные типы подложек. Общие материалы для плазменного напыления включают:

• Алюминиево-полиэфирные материалы : Плазменный алюминиево-полиэфирный напыляемый материал изготавливается из высококонцентрированной смеси кремний-алюминиевых и полиэфирных порошков. Это покрытие плазменного напыления используется для обеспечения высокой ударопрочности и высокой внутренней прочности подложки, на которую оно наносится.
• Керамические материалы на основе оксида хрома : Керамические покрытия на основе оксида хрома с плазменным напылением обеспечивают коррозионную стойкость, самосопряжение и защиту от истирания. Это покрытие для плазменного напыления является идеальным выбором для поверхностей, подвергающихся сильному износу.
• Материалы из карбида вольфрама : Плазменные покрытия из карбида вольфрама используются для поверхностей, требующих высокой износостойкости. Это плазменное напыление является одним из самых твердых и износостойких покрытий.
• Керамические материалы из глинозема и титана : Плазменное напыление Покрытия из керамики из глинозема и титана обеспечивают высокую коррозионную стойкость и идеально подходят для подложек в морской промышленности.

Области применения плазменного напыления

Плазменные покрытия находят применение в нескольких отраслях, включая аэрокосмическую, машиностроительную и морскую, биомедицинскую, электронную и бытовую технику. Типичные области применения покрытий плазменным напылением включают:

• Камеры сгорания промышленных газовых и авиационных турбин получают термобарьерное покрытие, помогающее противостоять высоким температурам
• На анилоксовые валы нанесено плотное твердое покрытие из оксида хрома для лазерной гравировки
• Мишени для распыления получают покрытие из различных материалов для использования в стекольной промышленности для производства стекла с низким излучением (low-E) и в полупроводниковой промышленности при производстве микрочипов, микросхем памяти, печатающих головок и плоских панелей
• Продается популярная посуда с антипригарным покрытием из тефлонового материала

Покрытия для плазменного напыления | Покрытия для термического напыления A&A

Покрытия для плазменного напыления | A&A Thermal Spray Coatings

Плазменное напыление — наиболее гибкий процесс из всех процессов термического напыления. По сути, это распыление расплавленного или размягченного при нагревании материала на поверхность для создания покрытия. Использование мощной технологии плазменного напыления может облегчить напыление практически любой керамики, металлокерамики или металла на широкий спектр материалов с исключительной прочностью сцепления, а также минимальным искажением подложки.

Процесс плазменного напыления

Целью плазменного напыления является нагрев и распределение частиц материала по рабочей поверхности с минимальными потерями и избыточным распылением. До того, как была изобретена система HVOF, плазменные пушки широко использовались для увеличения скорости частиц материала. Плазменная дуга, как называется пистолет, была разработана как электрический прибор, который мог бы эффективно заменить старые машины для распыления пламени.

Эти пистолеты могут нагревать частицы до определенной степени, чтобы их можно было легко деформировать для нанесения на рабочую поверхность. Соединив полюса блока питания с электродом и концентрическим соплом, можно создать плазменную дугу. Инертный газ с высокой скоростью потока (либо комбинация азота и водорода, либо комбинация аргона и водорода или гелия) вдоль оси дуги может быть добавлен, чтобы подтолкнуть дугу вперед к передней части плазменной пушки.

Далее впрыскиваем порошок (из металлов, керамики или металлокерамики) в пылающую плазму возле сопла. Газовая и порошковая дуга быстро расширяется, и результирующая скорость толкает горячие частицы порошка вперед. Под действием высокой скорости эти расплавленные материалы выбрасываются на подложку, образуя высокопрочное покрытие с превосходным сцеплением.

Преимущества плазменного напыления

• Стойкость к износу, коррозии, истиранию, нагреванию, окислению и электричеству
• Нет деформации, так как подложка не нагревается выше 250°F
• Подложка может быть из любого материала, такого как металл любого типа, керамика, некоторые пластмассы, и мы даже распыляли на дерево с хорошими результатами
• Связки могут быть механическими, полуплавкими или металлургическими сплавами
• Отдельно стоящие детали могут быть изготовлены из покрытий с плазменным напылением путем напыления на съемную подложку. Компания A&A Coatings изготавливает детали из таких материалов, как вольфрам, карбид вольфрама, керамика и многих других комбинаций
• Количество покрытий неограничено. Можно распылять металлы, керамику, металлокерамику и огнеупорные материалы. Кроме того, наши лабораторные помещения позволяют смешивать множество комбинаций материалов для получения покрытий со специальными эффектами

.

Некоторые области применения плазменного напыления

• Утилизация изношенных деталей
• Газовые турбины
• Защита реактивного двигателя
• Печатные ролики для лазерной гравировки
• Поршневые кольца
• Исследования и разработки
• Производство отдельно стоящих деталей
• Износостойкость
• Термический барьер
• Коррозионная стойкость

Благодаря нашему обширному опыту в области металлических и керамических покрытий, а также возможностям наших лабораторий, инженерного отдела и станочного оборудования, A&A Coatings может оказать вам большую помощь на любом этапе нанесения покрытий методом термического напыления.