В физике постулируется, что материя имеет четыре агрегатных состояния: жидкое, твердое, газообразное и плазменное. Последнее характеризуется частичной или полной ионизацией вещества. Именно такую среду используют в промышленности, когда происходит газотермическое напыление покрытия на основу с целью придания поверхностному слою требуемых свойств.
Эта общая технология включает в себя методы, отличающиеся конкретными условиями. Среди них детонационное, газопламенное напыление, электродуговая металлизация и другие. По смыслу такой процесс напоминает обычную сварку, отличаясь от нее лишь функциональным назначением донорского материала: не жесткое соединение элементов, а внедрение его в приповерхностный слой.
Как это происходит
При газоплазменном напылении в горелку, где сжигается смесь горючего газа и воздуха (иногда чистого кислорода), подается порошкообразная присадка. В струе огня частицы разгоняются до нескольких сотен метров в секунду, разогреваясь при этом до значений, не превышающих температуру плавления. Сочетание высокой скорости и интенсивного нагрева позволяет получить отличное качество получаемых покрытий. Для точного соблюдения параметров режима, в том числе временных, применяют промышленных роботов, оснащенных всеми необходимыми датчиками.
Для чего это нужно
Иногда требуется соединить в одном изделии несовместимые, казалось бы, свойства. Допустим, необходимо, чтобы деталь была очень твердой и в то же время не хрупкой: могла бы противостоять ударным нагрузкам. Для этого на вязкую, относительно пластичную основу наносят тончайший налет материала, обладающего желательными характеристиками. Например, стальные валы, работающие на истирание, покрывают слоем твердого и устойчивого хрома. Поверхности также обрабатывают для защиты от коррозии и повышения стойкости в агрессивных средах.
Такая технология широко применяется как в макро-, так и микропроизводстве. Защитным слоем покрывают и лопасти гигантских турбин, и втулки мельчайших подшипников – например, для осей газовых счетчиков. Используется напыление и в медицине: шарнирные сочленения имплантатов (заменителей суставов) получаются биологически инертны и долговечны.