Термическое напыление - испытанная и проверенная технология. Уже более 100 лет эта технология используется почти во всех отраслях промышленности.
Этот метод позволяет - путем нанесения на металлическую поверхность защитного слоя - предотвратить износ, коррозию и другие комбинированные агрессивные воздействия на изделие. Во всех термических процессах напыления мелкие частицы наносимого покрытия нагреваются в распылителе, и под давлением наносятся на поверхность. Если температура и скорость частиц достаточно высоки, они образуют слой с желаемыми характеристиками и необходимой прочностью соединения с поверхностью.Преимуществом термического напыления является то, что почти всегда можно найти идеальное решение для защиты от износа путем комбинации базовых материалов и большого количества различных добавок. Выбор системы покрытия зависит также от способа его нанесения.
В результате расширения газов в процессе горения ацетилена и кислорода, порошкообразная субстанция наносится методом распыления на подготовленную поверхность заготовки, припаиваясь к ней.
Порошки делятся на самофлюсующиеся и самоклеящиеся. Как правило, самофлюсующиеся порошки требуют термической обработки. Расплавление осуществляется обычно с помощью кислородно-ацетиленовой горелки.
Преимущества:
- Большое разнообразие напыляемых материалов
- Покрытие газо- и водонепроницаемое
- Пористые слои отсутствуют
- Хорошая износостойкость при линейной, точечной и удельной нагрузке
- Очень высокая прочность сцепления
- Металлургическое соединение с базовым материалом
- Впоследствии поверхность легко обрабатывается при проведении токарных, фрезерных, шлифовальных и полировальных работ
- Хорошая коррозионная стойкость к щелочи, слабым кислотам и водным растворам
Недостатки:
- Не может наноситься частично
- Хромированные стали не пригодны для сцепления с наплавляемыми смесями
- Высокая термическая нагрузка базового материала
- Ограничение для изделий по форме
Толщина слоя: 0,3–0,8 mm
Сцепление: очень хорошее (диффузия)
Термическая нагрузка: очень высокая, до 1050 °C
Базовые материалы: нержавеющая/двойная сталь, в основе - легирование никелем
Обработка: возможна токарная, шлифовальная, полировальная обработка слоев
В отличие от пламенного напыления, высокоскоростное газопламенное напыление происходит почти на сверхзвуковых скоростях (>2000 м/с). В камеру сгорания или после подается порошок. Горение газа в камере сгорания происходит непрерывно и под высоким давлением. Высокое давление, образующееся от сгорания смеси топливного газа и кислорода в камере сгорания, а также расширительное сопло способствуют развитию высокой скорости струи газа, в связи с чем ускоряются и распыляемые частицы. Скорость частиц — до 800 м/сек.
Преимущества:
- Низкая термическая нагрузка на базовый материал
- Возможно высокое упрочнение слоев
- Хорошая износостойкость при линейной нагрузке
- Прочность при растяжении карбида вольфрама и карбида хрома > 70 МПа
- Покрытие не зависит от материала
- Возможно частичное покрытие
- Высокая плотность нанесенного слоя
- Очень низкая пористость (< 2%)
- Мелкие металлургические изменения
- Тонкие слои с высокой размерной точностью
Недостатки:
- Микропористые слои
- Низкая точечная нагрузка на слой
- Низкая прочность края и низкая ударная прочность
- Снижение защиты от коррозии
Толщина слоя: 0,1–0,3 mm
Термическая нагрузка: низкая 100-300° C
Обработка: возможны шлифовка и полировка слоев
При нанесении слоя лазерной сваркой, луч лазера направляется через оптические компоненты на поверхность детали, и, посредством фокусирующей линзы, нагревает базовый материал. Через коаксиальное сопло подачи порошка, одновременно с порошкообразным материалом, подается газ-носитель или инертный газ, и происходит процесс плавления. Это создает очень хорошее сцепление с основанием, благодаря пирометаллургической связке.
Преимущества:
- Очень слабый нагрев детали и, как следствие, минимальная деформация при незначительной зоне термического воздействия
- Не требуется доработка детали
- Очень хорошее сцепление, благодаря пирометаллургической связке (целенаправленной сварке за счет точно контролируемого процесса)
- Высокая точность контура деталей сложных форм
- Высокая эффективность порошка > 70%, что обеспечивает экологически безопасную технологию
- Возможно частичное покрытие
- Допустимы объекты со сложной геометрией
- Высокая прочность края и высокая ударная прочность
- После нанесения покрытия деталь хорошо поддается обработке токарным, фрезерным и шлифовальным способом
Недостаток:
- Допустимы только поддающиеся сварке материалы
Толщина слоя: до 2 мм, допустима многослойность
Сцепление: хорошее сцепление, благодаря пирометаллургической связке
Термическая нагрузка: низкая 100-300° C
Базовый материал: сварные стали и сплавы
Обработка: возможна токарная, шлифовальная, полировальная обработка слоев
Применение: Покрытия используются для повышения сопротивления износу, коррозии и воздействию тепла в таких областях, как арматуростроение, бурение и сверление, машиностроение, двигателестроение и др. в экстремальных условиях (высокое давление, длительная эксплуатация и экстремальный износ)
На поверхности изделия в процессе PTA происходит наплавка. Плазменная дуга с высокой плотностью используется в качестве источника тепла. В качестве наносимого материала используется металлический порошок. Электрическая дуга образуется между постоянным электродом и изделием. Под действием плазменного газа, например, аргона, гелия или смеси аргона с гелием, в электрической дуге между центральным вольфрамовым электродом (-) и охлажденным водой анодным листом образуется плазма. Порошок подается с помощью газа-носителя в горелку, нагревается плазменной струей и наносится на поверхность. Здесь он полностью растворяется в расплаве метала на основании.
Преимущества:
- Зона проникновения тепла очень незначительна
- Незначительное смешивание основного материала с материалом покрытия
- Нанесение покрытия практически без пор
- Прочное сцепление возможно благодаря пирометаллургической связке с основным материалом
- Допустимы объекты со сложной геометрией
- Высокая прочность края и высокая ударная прочность
- Хорошо поддается обработке токарным, фрезерным и шлифовальным способом
- Большая толщина покрытия
Недостаток:
- Допустимы только сварные стали и сплавы
Толщина слоя: 0,5 - 3 мм в зависимости от применяемого материала
Сцепление: очень высокая прочность сцепления благодаря сплавке
Термическая нагрузка: высокая 200-800° C
Базовый материал: сварные стали и сплавы
Обработка: токарная, шлифовальная, полировальная
