Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Технология и процесс плазменного напыления

Технология и процесс плазменного напыления

Плазменное напыление – технологический процесс диффузионной металлизации, с помощью которого можно эффективно формировать защитное покрытие и проводить восстановление изношенных частей металлических изделий. Рассмотрим сущность процесса.

Плазменное напыление

Несущая поверхность детали иногда требует доработки: изменения структуры или свойств механических и физических параметров. Провести такое преобразование можно, используя плазменное напыление. Процесс является одним из видов диффузии, при которой происходит металлизация внешнего слоя изделия. Для осуществления такой обработки применяют специальное оборудование, способное превращать металлические частички в плазму и с высокой точностью переносить ее на объект.

Свойство покрытий, полученных путем диффузионной металлизации, отличается высоким качеством. Они имеют хорошую адгезию к основанию и практически составляют с последним единое целое. Универсальность метода заключается в том, что нанести можно абсолютно любые металлы, а также другие материалы, например полимеры.

Получить напыление способом плазменного переноса частиц можно только в условиях производственных цехов на заводах и фабриках.

Сущность и назначение плазменного напыления металлов

Суть процесса плазменного напыления заключается в том, что в струю из плазмы, которая имеет сверхвысокие температуры и направлена на обрабатываемый объект, подают дозированное количество частиц металла. Последние расплавляются и, увлекаемые струей, оседают на поверхности детали. К плазменному напылению прибегают в следующих случаях:

  1. Создание защитного слоя на изделии. Это может быть механическое усиление, когда на менее прочное основание наносят более прочный металл. С помощью диффузионной металлизации также можно увеличить сопротивляемость детали коррозионному воздействию, если наносить пленку из оксидов или металлов, мало подверженных окислению.
  2. Восстановление изношенных деталей. В этом случае за счет нового слоя покрытия можно убрать дефекты разрушения поверхности, чтобы придать изделию первоначальное состояние. В качестве материала напыления здесь используют металл, идентичный материалу основания.

Плазменное напыление отличается от других видов напыления рядом особенностей:

  1. Благодаря тому что плазма воздействует на исходное основание при помощи сверхвысоких температур (5000–6000 градусов по Цельсию), процесс протекает в ускоренном режиме. Иногда достаточно долей секунд, чтобы получить заданную толщину напыления.
  2. Диффузионная металлизация позволяет наносить как монослой на поверхность, так и делать комбинированное напыление. При помощи плазменной струи можно дополнять диффундируемый металл элементами газа, необходимыми для насыщения слоя элементарными частицами нужных химических элементов.
  3. При плазменном напылении практически отсутствует эффект дополнительного окисления основного металла. Это связано с тем, что реакция протекает в среде инертных газов без привлечения кислорода.
  4. Финальное покрытие обладает высоким качеством за счет идеальной однородности и равномерности проникновения атомов напыляемого металла в слой основания.

Методом диффузионной металлизации плазменного типа можно получать слои толщиной от нескольких миллиметров до микрон.

Плазменное напыление

Технология и процесс напыления

Одновременно в сопло подается металлический материал в виде порошка. Этот металл под воздействием плазмы превращается в субстанцию с высокой способностью к проникновению в поверхностный слой обрабатываемого изделия. Распыляемый под давлением расплавочный материал оседает на основании.

Читайте так же:
Самый крепкий металл для ножа

Современные плазменные горелки имеют КПД в пределах 50–70 %. Они позволяют работать с любыми металлами, в том числе и тугоплавкими сплавами. Плазменное напыление – полностью управляемый процесс, позволяющий регулировать скорость подачи плазмы, мощность и форму струи.

  1. Подготовка напыляемого материала. Суть процесса заключается в сушке порошка в специальных шкафах при температуре 150–200 градусов по Цельсию. При необходимости порошок также просеивают через сито для получения однородных по размеру гранул.
  2. Подготовка подложки или основания. На этом этапе с поверхности детали удаляют все посторонние включения. Это могут быть окислы либо различные загрязнения масляными веществами. Для лучшего сцепления основание может быть подвергнуто дополнительному процессу образования шероховатости. Если на изделии имеются участки, которые не следует подвергать напылению, их закрывают специальными экранами.
  3. Напыление слоя металла и операции по заключительной обработке полученной поверхности.

К подложке напыляемый материал может доходить в твердом состоянии, в пластичной форме либо в жидком виде. Это определяется режимом технологического процесса.

Применяемое оборудование

  1. Источник электрического питания. Его назначение – питать схему формирования высоковольтного разряда и всех систем.
  2. Блок формирования разряда. В зависимости от устройства схемы может генерировать искровые разряды, импульсные высокочастотные напряжения либо сплошную электрическую дугу.
  3. Резервуары хранения газа – это чаще всего обычные газовые баллоны.
  4. Камеру, где непосредственно происходит напыление. Внутрь такого герметичного резервуара помещают обрабатываемую заготовку и плазмотрон.
  5. Установку вакуумного типа с насосом. В задачи этого агрегата входит создание требуемого разряжения в камере и образование тягового потока для подачи рабочей среды.
  6. Плазмотрон – устройство, которое снабжено соплом для подачи рабочей среды и системой приводов для перемещения сопла в пространстве.
  7. Систему дозирования напыляемого порошка. Служит для точной подачи необходимого количества напыляемого материала в единицу времени.
  8. Охлаждающую систему. В задачу этого элемента входит отвод лишнего тепла от области сопла, через которое проходит раскаленная плазма.
  9. Аппаратную часть. Она включает в себя компьютер, который управляет всем процессом плазменного напыления.
  10. Систему вентиляции. Она служит для отвода отработанных газов из рабочей камеры.

Современные установки диффузионной металлизации имеют специальное программное обеспечение, позволяющее путем введения заданных параметров проводить полностью автономную операцию обработки изделия. В задачи оператора входит установка детали в камеру и задание точных условий проведения процесса.

Уважаемые посетители сайта: специалисты и технологи по плазменному напылению! Поддержите тему статьи в комментариях. Будем благодарны за конструктивные замечания и дополнения, которые расширят обсуждаемый вопрос.

Особенности выполнения плазменного напыления: характеристика и задачи диффузной металлизации

Особенности выполнения плазменного напыления: характеристика и задачи диффузной металлизации с фото

Металлизация – эффективный способ придать конечному продукту дополнительные технические и эксплуатационные характеристики. Плазменное напыление представляет собой совершенный вариант диффузной обработки металлических поверхностей для создания качественного покрытия из другого металла или сплава. Диффузная металлизация позволяет улучшить твердость, прочность, цвет и антикоррозийные свойства исходной детали.

  • Отличительные особенности диффузного напыления
  • Оборудование для диффузного воздействия
  • Где используют плазменную металлизацию
  • Варианты плазменной металлизации
Читайте так же:
Обозначение щитов электрических на схемах

Отличительные особенности диффузного напыления

При работе с металлическими поверхностями часто возникает необходимость придать конечному продукту дополнительные характеристики, чтобы расширить область применения детали. Можно защитить металлическую поверхность от воздействия влаги, высокой температуры и агрессивной химической среды. Плазменное напыление имеет ряд особенностей, которые отличают процесс металлизации от других вариантов обработки металлических поверхностей:

Современная диффузная металлизация предполагает использование более сложного оборудования, чем в случаях, когда применяют газоплазменное оборудование. Для организации процесса диффузной обработки требуется одновременно наличие газовой и электрической аппаратуры.

Оборудование для диффузного воздействия

Ионно-плазменное напыление по поверхности металлов проводится с использованием высокотемпературной технической плазмы – совокупности большого количества частиц (квантов света, положительных ионов, нейтральных частиц, электронного газа). Под воздействием высокой температуры за счет электрических разрядов в газах происходит интенсивная термоионизация частиц, которые сложно взаимодействуют друг с другом и окружающей средой. Благодаря этому различают плазму, ионизированную слабо, умеренно и сильно, которая, в свою очередь, бывает низкотемпературной и высокотемпературной.

Создать необходимые условия для протекания процесса плазменной ионизации и обработки металлических покрытий помогает специальное оборудование – плазменные установки. Обычно для работы используется дуговой, импульсный или искровой электрические разряды.

Схема газотермического напыления

Для реализации технологического процесса требуются следующие установки:

Как происходит плазменное напыление: в герметизированной камере фиксируют обрабатываемую деталь, создают электрический разряд, прокачивают рабочую среду с необходимым давлением и напыляемыми порошковыми элементами. Образуется высокотемпературная плазма, которая переносит частицы порошков вместе с газовыми атомами на поверхность некоторой детали. При проведении диффузной металлизации в вакууме, в атмосфере инертного газа или при пониженном давлении можно увеличить скорость движения частиц и получить боле плотный и высокоадгезивный тип покрытий.

Где используют плазменную металлизацию

Поскольку напыляемым материалом может служить практически любой сплав или металл, ионно-плазменное напыление широко используют в различных отраслях промышленности, а также для проведения ремонтно-восстановительных работ. Любой металл в виде порошков подается в плазменные установки, где под воздействием высокотемпературной плазмы расплавляется и проникает в обрабатываемую металлическую поверхность в виде тонкого слоя напыления. Сферы применения диффузной металлизации:

  • детали для авиационной, космической и ракетной промышленности;
  • машиностроительное оборудование и энергетическая отрасль;
  • металлургическая и химическая отрасль промышленности;
  • нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая и угольная отрасль;
  • транспортная сфера и производство приборов;
  • ремонт и реставрация машин, оборудования, изношенных деталей.

Когда струя плазмы и порошков проходит по электродуге и осаживается на обрабатываемой поверхности, образованный слой приобретает важные качественные и эксплуатационные характеристики:

  • жаростойкость;
  • жаропрочность;
  • коррозийную устойчивость;
  • электроизоляцию;
  • теплоизоляцию;
  • эрозийную прочность;
  • кавитационную защиту;
  • магнитные характеристики;
  • полупроводниковые свойства.

Ввод напыляемых порошков в установки осуществляется с плазмообразующим или транспортируемым газом. Плазменное напыление позволяет получать различные типы покрытий без ограничения по температуре плавления: металлы, комбинированные сплавы, карбиды, оксиды, бориды, нитриды, композит. Материал, который обрабатывается в установках, не подвергается структурным изменениям, но поверхность изделия приобретает необходимые качественные характеристики. Напылять можно комбинированные слои (мягкие и твердые), тугоплавкие покрытия, различные по плотности составы.

Читайте так же:
Смазка для редуктора культиватора патриот

Варианты плазменной металлизации

Для нанесения на металлическую поверхность некоторого слоя напыления в условиях высокотемпературной плазменной среды в качестве формирующих покрытий используют не только порошковые составы. В зависимости от того, какими свойствами должна обладать обработанная поверхность, используют следующие особенности плазменной металлизации:

Наиболее часто этот вид обработки используют для восстановления различных деталей при ремонте автомобильных двигателей. Так, при помощи диффузной металлизации удается восстановить отверстия коренных опор в блоках цилиндров (распространенная поломка), устранить износ головок цилиндров, реставрировать поршни из алюминиевого сплава, коленчатые валы из высокопрочного чугуна, ролики, катки.

При использовании ионно-плазменного напыления значительно возрастает износостойкость сложных узлов оборудования, механизмов и установок. Диффузная металлизация – это эффективный метод реставрации изношенного и усталого металла, а также оптимальный процесс для задания металлическим поверхностям необходимых прочностных и эксплуатационных характеристик.

—>Мой сайт —>

Напыление металла представляет собой перенос расплавленного
металла на предварительно подготовленную поверхность
потоком сжатого воздуха. Расплавленный металл распыляется
потоком воздуха на мелкие частицы, которые ударяются
о поверхность детали и соединяются с ней, образуя
слой покрытия. Соединение с поверхностью носит в основном
механический характер, реже — сварочно-наплавочный.

В зависимости от источника нагрева напыление бывает
газопламенным, электродуговым, плазменным и др. (вобщем дофига способов есть разных)

Сущность газопламенного напыления заключается в расплавлении
напыляемых материалов газовым пламенем и распыления
их сжатым воздухом (рис. 172). По каналу (1) подается
газовая смесь, которая при сгорании образует
газокислородное пламя (4). По каналу (3) подается сжатый
воздух и напыляемый материал (2). Частицы порошка, попадая
в газовое пламя (4), расплавляются и в виде мелких
капель попадают на поверхность детали, соединяются с ней,
образуя покрытие (5).

В качестве горючего газа применяют пропан-бутан,
природный газ, ацетилен. В качестве напыляемого материала
используют порошок, проволоку сплошного сечения, порошковую
проволоку.

Процесс выполняется на установках для газового напыления
покрытий.
Достоинства способа: небольшое окисление, достаточно
высокая прочность покрытия.
К недостаткам относится малая производительность.

Процесс напыления выполняется на электродуговых металлизаторах.

Достоинство процесса электродугового напыления в его простоте.

Недостатки: низкое качества из-за интенсивного окисления, значительное выгорание элементов.

Наибольшее применение в ремонтном деле находит плазменное
напыление. Источником для расплавления наплавочных
материалов служит высокотемпературная плазма, получение
которой описано выше, в разделе плазменной наплавки.

В качестве напыляемых материалов применяются наплавочные
проволоки сплошного сечения, порошковые проволоки
или порошки.

Особенностью плазменного напыления является применение
специальных самофлюсующихся порошков, в которых
каждая частица имеет определенный химический состав
и покрыта оболочкой из флюса. Наличие флюса способствует
лучшему сплавлению частиц между собой и соединению
с поверхностью детали. Химический состав частиц позволяет
придавать различные физико-механические свойства трущимся
поверхностям детали.

Читайте так же:
Чертеж разборного мангала из металла с размерами

Высокое качество напыленного слоя достигается применением
аргона или азота для транспортировки порошка в зону
плазмы и распыления расплавленного металла. Аргон обеспечивает
защиту расплавленного металла от окисления. Для
процесса плазменного напыления применяются специальные
установки, включающие в себя источник постоянного тока
(чаще выпрямитель) с падающей характеристикой, плазмотрон
и шкаф управления.

Процесс плазменного напыления применяется для восстановления
размеров шеек коленчатых валов и других деталей
цилиндрической формы.

Достоинства плазменного напыления состоят в следующем:
высокое качество покрытия, высокая производительность, возможность регулирования параметров процесса напыления.

К недостаткам необходимо отнести более высокую электроопасность
из-за повышенного напряжения дежурной дуги,
невысокий к.п.д. процесса.

Плазменное напыление металла своими руками

http://iplit.laser.ru/rapid/images/kulon.jpg
Напыление — это процесс нанесения на поверхность определенного слоя вещества с целью украсить или упрочнить, то есть изменить поверхность любого изделия, включая стекло.

В данный момент существует только несколько правильных и рациональных технологий напыления: высокоскоростное магнетронное напыление металлов; вакуумно-дуговое напыление; импульсное магнетронное напыление; модулированное высокочастотное напыление; различные модификации ионно-плазменного напыления; CVD, усиленное плазмой; реактивное напыление; нанесение покрытий при атмосферном давлении; химическое осаждение покрытий. Самыми популярными являются ионно-плазменное напыление и магнетронное напыление.

Ионно-плазменное напыление. Данный процесс определяется тем, что в вакуумном пространстве, в котором находится определенное количество инертного газа, а также отрицательно заряженный катод с металлическим покрытием и анод с положительным зарядом, также в вакуумном сосуде присутствует подшипник с тройным вкладышем, именно на этот вкладыш и будет наноситься покрытие.

Магнетронное напыление. Данный способ предполагает нанесение на стекло металлов и соединений при помощи магнетронного напыления, которое происходит также в условиях вакуумного пространства. Его основной частью является тонкое прозрачное покрытие оксида титана.

Эти процессы позволяют наносить на стекло солнцезащитные тонирующие, самоочищающиеся, низкоэмиссионные и эксклюзивные декоративные покрытия с различными эффектами. Оборудование для напыления можно купить, оно стоит порядка 3000 евро, хотя не исключён вариант собрать такую камеру самим из подручных материалов.
Предлагаю принять участие в обсуждении всех, кого интересует данная тема.

Меня заинтересовала эта тема, после того, как я узнал о способе декорирования стекла способом магнетронного напыления после нанесения на него узора "мороз".

В процессе сушки клея, после нанесения на его поверхность рисунка, происходит вырывание частиц стекла с образованием на узоре "мороз" этого рисунка. Однако рисунок, полученный в результате этого процесса, обладает слабыми декоративными свойствами, так как почти не выделяется на фоне узора "мороз". Нанесение отражающего покрытия, например вакуумного, позволяет резко выделить рисунок. Выделение рисунка происходит вследствие того, что отражение падающего света на линиях рисунка происходит под одним и тем же углом, тогда как отражение света на участках стекла с узором "мороз" происходит хаотично, под разными углами. При нанесении многослойного покрытия декоративные свойства улучшаются благодаря тому, что покрытия получают разных цветов. При этом наиболее красивые стекла получают, когда сначала наносят на узор "мороз" прозрачное окрашенное покрытие, а последний слой отражающее непрозрачное. Таким образом, предлагаемым способом можно получать в серийном производстве высокохудожественные декоративные изделия с повторяющимся рисунком на фоне неповторяющегося узора "мороз", что приближает их к изделиям индивидуального художественного творчества.

Читайте так же:
Что означает низколегированная сталь

П р и м е р 1. Водный раствор мездрового клея нагревали до 45-50оС и наносили кистью на матированную поверхность облицовочной стеклянной плитки. Затем на поверхность клея наносили рисунок. После этого производили сушку клея при температуре 40-50оС в течение 8-10 ч. После сушки и отслаивания клея на поверхность стекла наносили магнетронным распылением пленку нитрида титана толщиной 0,2-1 мкм. Полученная плитка имеет красивый рисунок с покрытием под золото, которое переливается на сколах узора "мороз". Плитка наклеивается поверхностью с покрытием на бетонную стену с помощью обычно используемых клеев. Экспериментальные образцы плитки, наклеенные в ванной комнате, за год эксплуатации не изменили своих декоративных свойств.

П р и м е р 2. На поверхность матированного стекла так же, как в примере 1, наносили слой клея с рисунком. После сушки и отслаивания клея на поверхность стекла с рисунком на узоре "мороз" методом вакуумного электродугового напыления наносили сначала слой окиси титана толщиной 0,05-0,5 мкм, а затем этим же способом наносили отражающий непрозрачный слой титана. Полученное изделие имеет цветное, ярко переливающееся покрытие с рисунком.

Это не могут быть окислы алюминия? Отдайте покрытие на рентгенографический фазовый анализ.

Не пробовали смотреть под микроскопом с хорошим увеличением? Может, просто рост зерен алюминия? Или эвтектика ( если он с чем-то реагирует)? От толщины пленки как зависит? От температуры? Лучше не гадать, а сходить в металлографическую лабораторию, где есть рентгеновский дифрактометр, и сделать фазовый анализ за 10 баксов.Поверьте, лучше не гадать, а ЗНАТЬ. Это самый короткий путь.

тип установки — старая кассетная, видимо еще в СССР делали под заказ.
На вольфрамовую спираль-распылитель помещают алюминиевые подвески, которые затем под действием нагрева вольфрама напыляются на стеклянные изделия.
Вакуум создается последовательной работай форвак. и паромасл. насосов.

Этим технологическим процессом я начал заниматься относительно недавно.
Люди, которые работаю на этой установке уже давно, до сих пор не смогли выявить причину появления именно этого вида брака.
Сначала подумали, что причина в стекле ( к слову его делают в этом же заведении), но после смывания металла и повторного напыления пятна появлялись в других местах.
Создали повышенную влажность — никакой зависимости.

Этот процесс происходит стихийно, но говорят, что обычно к зиме седое зеркало появляется чуть ли не каждый день ))

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector