Плазменное напыление — это разновидность газотермического напыления. Он включает в себя нагрев порошка и его распыление на подложку, на которой образуется покрытие. Этот процесс можно использовать на площадях большого объема при высокой скорости осаждения. Для плазменного напыления можно использовать широкий спектр материалов, включая металлы, пластмассы, керамику, сплавы и композиты. Обычно их подают в виде порошка и нагревают до тех пор, пока они не перейдут в расплавленное состояние. В расплавленном состоянии эти материалы распыляются на подложку.
Процесс
Нанесение плазменного напыления – сложный и строго регламентированный процесс. Материал, который осаждается на подложку при плазменном напылении - порошок для напыления. При нанесении плазменного напыления порошок попадает в плазменную струю с температурой более 5000 С. Попав в плазменную струю, частицы порошкаоплавляются. Затем плазменная струя выталкивает материал на поверхность подложки. Расплавленный материал затвердевает и на поверхности образуется покрытие.
Свойства плазменного напыления
При обсуждении свойств покрытий получаемых с помощью плазменного напыления следует учитывать четыре фактора. Этими факторами являются состав, пористость, прочность сцепления и качество поверхности.
Состав
Порошки для напыления, используемые для плазменного напыления, обычно имеют сферическую форму. Это минимизирует поверхностные напряжения. Когда частицы распыления осаждаются на подложку, они растекаются и принимают форму ламината.
Пористость
Это еще один важный фактор, который следует учитывать при обсуждении свойств плазменного напыления. Различные процессы плазменного напыления приводят к получению покрытий с разной пористостью. Некоторые процессы могут привести к пористости менее 1 %, тогда как другие могут привести к гораздо большей пористости. Но как правило для плазменного напыления характерна пористость 10-15%. Для контроля пористости можно использовать очень крупный распыляемый порошок.
Сила адгезии
Адгезия при плазменном напылении увеличивается, когда поверхность подложки шероховатая. Использование пескоструйной обработки для придания шероховатости поверхности подложки может улучшить прочность сцепления. Кроме того, удаление ржавчины с поверхности основания также может улучшить адгезию покрытия к основе.
Качество поверхности
Тонкие покрытия толщиной до 0,5 мм, нанесенные плазменным напылением, могут достаточно защитить поверхность изделия. Толстые покрытия могут привести к высоким напряжениям, и как следствие образованию трещин и сколам покрытия, поэтому следует избегать толстых покрытий.
Преимущества плазменного напыления
Нанесение плазменного напыления имеет интересные преимущества, которые делают его популярным в различных отраслях промышленности. Давайте посмотрим на некоторые из них ниже.
- Для плазменного напыления можно использовать широкий спектр материалов покрытия. Это означает, что этот процесс можно использовать для продуктов, имеющих широкий спектр применения.
- Плазменное напыление можно использовать для нанесения покрытий на различные поверхности, таких как керамика, металлы, пластики и стекло.
- Плазменное напыление подходит для покрытия огнеупорных инструментов. Это связано с высокой температурой плазменной струи.
- Этот процесс можно использовать на чувствительных к температуре основах, не повреждая их. Это связано с тем, что процесс предполагает минимальный нагрев подложки.
Недостатки плазменного напыления
- Он не идеален для подложек сложной геометрии. Это связано с тем, что это процесс прямой видимости, и он не может полностью покрыть поверхности к которым затруднен доступ
- Оборудование, используемое для этого процесса, требует особого обслуживания. Внутренние компоненты плазменного пистолета время от времени изнашиваются.
- Это относительно дорогой процесс. Нанесение плазменного напыления стоит дороже, чем например газопламенное напыление.
- Плазменное напыление – сложный процесс. Поэтому требуется высокий уровень технических знаний.
Применение плазменного напыления
Аэрокосмическая промышленность
Покрытие плазменным напылением можно использовать для покрытия авиационных турбин. С помощью этого процесса можно наносить широкий спектр материалов, отвечающих требованиям аэрокосмической отрасли.
Электроника
Полупроводники, используемые при изготовлении внутренних компонентов электроники, покрываются методом плазменного напыления. Покрытие плазменным напылением также используется для покрытия внешней поверхности электроники, например фенов.
Лекарство
В медицине плазменное напыление используется для покрытия некоторых зубных и медицинских имплантатов. Кроме того, некоторые хирургические инструменты покрываются методом плазменного напыления.
Другие типы термического напыления
Помимо плазменного напыления существуют и другие типы покрытий газотермического напыления. Некоторые из этих типов больше похожи на плазменное напыление, чем другие.
Электродуговое напыление
Для этого используются два провода, образующие дугу. Сырье плавится в месте соединения двух проволок.
Высокоскоростное газопламенное напыление (HVOF)
Этот тип газотермического напыления не идеален для высоких температур. Однако ее изделия обладают более высокой устойчивостью к коррозии, чем изделия плазменного напыления, а покрытия меньшей пористостью.
Заключение
Нанесение плазменного напыления является преимуществом для различных отраслей промышленности по всему миру. Его долговечность и универсальность делают его одним из самых популярных методов термического напыления.