Покрытия, нанесенные газотермическим напылением, могут продлить срок службы деталей и улучшить их характеристики, что позволяет изготавливать детали из легких сплавов или более дешевых материалов. Правильный метод нанесения покрытий может повысить износостойкость, улучшить коррозионную стойкость, оптимизировать характеристики при высоких температурах — и все это за счет адаптированного метода, позволяющего создавать строго контролируемые покрытия для конечного применения.
Метод покрытия: газотермическое напыление
Традиционная методология нанесения покрытия газотермическим напылением
Нанесение покрытий с использованием технологии газотермического напыления происходит при высоких температурах нагрева и высоких скоростях подаваемого порошка, который осаждается на поверхности подложки расплавленными каплями. Которе быстро выравниваются, охлаждаются и затвердевают на поверхности детали, создавая равномерный слой покрытия. Перед напылением поверхность детали необходимо очистить и придать ей шероховатость с помощью предварительной пескоструйной обработки, чтобы повысить надежность соединения и улучшить адгезию покрытия к поверхности. В зависимости от конкретного метода во время напыления будут использоваться различные температуры, материалы и скорости для достижения определенных характеристик покрытия;
Метод газотермического напыления Температура (°С) Скорость (м/с)
Плазменное напыление 10 000–15 000 800
Электродуговое напыление 5000 300
Газопламенное напыление 3000 170
Высокоскоростное напыление (HVOF) 3000 1000
Особенности покрытий полученных газотермическим напылением
Покрытия газотермическим напылением можно наносить как автоматическом режиме, используя роботов и различные средства автоматизации, так и вручную, и обычно они вызывают минимальную деформацию подложки. Это делает их подходящими для решения огромного количества промышленных задач по нанесению покрытий на детали, подверженные износу и коррозии, и позволяет использовать их в ряде испытаний. Более того, они могут быть недорогими (в зависимости от метода) и мобильными и простыми в реализации по сравнению с альтернативными методами, такими как анодирование и гальваническое покрытие.
Защитные слои, полученные методом газотермического напыления, имеют толщину от 0,1 до 10 мм и обеспечивают устойчивость к износу, коррозии, истиранию или нагреву в зависимости от методологии, лежащей в основе каждого решения:
Плотное, износостойкое, устойчивое к истиранию покрытие.
Материалам покрытия требуется достаточная кинетическая энергия для деформации и сцепления с поверхностью подложки, отсюда требование к высокой скорости нанесения покрытий. Чем больше скорость частиц при напылении, тем выше плотность образующегося покрытия. Это плотное и твердое покрытие обладает свойствами устойчивости к коррозии и истиранию, которые можно адаптировать для различных вариантов применения.
Термическое сопротивление
Разные материалы покрытия требуют разных температур для эффективного формирования однородного и надежного покрытия на подложке. Высокие температуры плазменного и дугового напыления позволяют использовать тугоплавкие материалы, такие как оксиды, карбиды и металлы с высокой температурой плавления, такие как молибден. Эти методы обеспечивают стойкость к истиранию и термическому воздействию, а также ряд других дополнительный свойств, в зависимости от напыляемого материала.
Пористость и истираемость
Некоторые покрытия могут иметь пористый внешний слой, например, при плазменном напылении. В некоторых случаях, например, при сильной коррозии, этот внешний пористый слой может сократить срок службы подложки компонента. Однако эта пористость может действовать как резервуар для смазки движущихся частей, обеспечивая при необходимости эффективную износостойкость и устойчивость к истиранию. Кроме того, в этот пористый внешний слой можно вводить такие добавки, как полимеры и графит, для создания истираемого покрытия (Самопритираемого, самосхватываемого покрытия).
Каковы области применения покрытий, наносимых газотермическим напылением?
Автомобильная промышленность
Чтобы снизить вес конструкций для экономии топлива и увеличения запаса хода аккумуляторов электромобилей, такие компоненты, как блоки цилиндров и другие конструкционные материалы, часто состоят из алюминиевых сплавов. Эти сплавы часто обладают плохими трибологическими свойствами, склонны к длительному износу и термическому воздействию.
Напыленные покрытия, используются производителями автомобилей для продления срока службы компонентов при сохранении эффективности крупносерийного производства. Детали трансмиссии, такие как синхронизирующие кольца и вилки переключения передач, в большинстве случаев покрываются газопламенным напылением, а поршневые кольца - плазменным напылением.
Аэрокосмическая промышленность
В самолетах траектория вращения лопаток газотурбинных двигателей при использовании включает контакт с секциями кожуха. Без надлежащей защиты лопатки могут подвергаться сильному абразивному износу, что ограничивает их срок службы и может нарушить аэрокосмические стандарты.
Покрытия, нанесенные газотермическим напылением, можно сделать истираемыми, что позволяет использовать их в качестве решения проблемы износа, возникающего в газотурбинных двигателях. Покрытие наносится на внутреннюю кромку траектории вращения лопатки, намеренно изнашиваясь вместо самих лезвий. Это повышает эффективность газотурбинного двигателя за счет увеличения соответствия между турбиной и основным материалом, продлевая срок службы лопаток двигателя.
Промышленность
Промышленные производства, например такие как производство полупроводников, подвержены воздействию ряда агрессивных элементов, а также экстремальных температур. Эти условия не только сокращают срок службы оборудования и требуют регулярного технического обслуживания, но и подвергают операторов риску воздействия вредных химикатов в случае неисправности.
В этих промышленных применениях покрытие используется в качестве решения для регулярного поддержания требуемых свойств поверхности компонентов и оборудования. В производстве полупроводников HVOF и термическое напыление дуговой проволоки используются для создания ряда пористых, термостойких и коррозионностойких покрытий для различных компонентов. Это поддерживает эффективность производства за счет снижения частоты ремонтов и продления срока службы производственного оборудования.
Специально разработанные покрытия для газотермического напыления
Гибкость применения, настраиваемые характеристики и низкая стоимость, покрытий наносимых термическим напылением, делают их привлекательным решением для нанесения на целый ряд изделий. Они играют важную роль в продлении срока службы деталей, сохраняя при этом производительность.
