Главная

Особенности плазменной технологии и свойства покрытий.


Краткая справка:

 

По косвенной оценке насыщенность европейской промышленности в оборудовании для плазменного/газотермического нанесения покрытий выше насыщенности российских предприятий в 350-400 раз.
Например. За рубежом 75% запорной арматуры (шаровые краны большого диаметра) производится с покрытием из карбида вольфрама на связке кобальт-хром, а остальная часть - с гальваническим нанесением хрома или никеля. У нас же 100% шаровых кранов такого же типоразмера имеют гальванические покрытия.

Самое широкое применение плазменные технологии в США («Катерпиллер», «Истерн Эйрлайнз»), Германии («Даймлер Бенц», «Бош»), Англии («Бинз Индастринз Лимитед», «Лукас», «Паркинс») нашли также в ремонте и восстановлении деталей технологического оборудования, что значительно снижает издержки производства.
  • Плазма – это состояние газа, при котором он нагрет до 6000-30000°С.
  • Устройство, формирующее, поддерживающее плазму и направляющее ее к обрабатываемой детали, называется генератор плазмы.
  • При внесении в струю газа, выходящую из генератора плазмы, порошка любого материала, имеющего фазу плавления, происходит практически мгновенное расплавление этого материала. Двигаясь в газовом потоке со скоростью 200-2000 м/с по направлению к специально подготовленной поверхности изделия, капли материала, частично привариваются к ней и частично свариваются между собой, образуя прочное покрытие.

Процесс осаждения на поверхность изделия расплавленного в плазменной струе материала называется плазменным напылением.

Таким образом, получают покрытия из любых металлов и сплавов, керамики, керметов (метало-керамические материалы), пластиков, с любыми функциональными свойствами – супертвердые, износостойкие, антифрикционные, химостойкие (кислотоупорные, стойкие к действию солей, кислот, нефтепродуктов), антикоррозионные, декоративные и т.п.


Процесс плазменного напыления - нанотехнологии в строительстве

Температура на поверхности изделия в процессе напыления покрытия обеспечивается в пределах не выше 100-150оС, что исключает коробление, структурные и фазовые изменения в металле изделия.

Толщина напыленных плазменных покрытий в основном составляет 0,1-1,0мм, хотя для пластичных материалов, типа баббита (при восстановлении геометрии баббитовых вкладышей скольжения, баббитовых уплотнений) и полимеров (при нанесении антикоррозионных покрытий), может составлять свыше 1,5мм.

 
  • При формировании условий для поверхностного проплавления самого металла детали будет происходить насыщение приповерхностного слоя, вносимым в плазму материалом, т.е. процесс плазменной наплавки.

Процесс плазменной наплавки - нанотехнологии в строительстве

 

С помощью плазменной наплавки металлическим порошком можно получить жаростойкие и наиболее износостойкие покрытия из сплавов на основе никеля и кобальта. Этот способ позволяет получить тонкий равномерный слой покрытия с гладкой поверхностью, часто не требующей дополнительной механической обработки.

Кроме того, плазменная дуга позволяет получить минимальную глубину проплавления и минимальную долю основного металла в составе наплавленного, что является важнейшим технологическим преимуществом плазменной наплавки по сравнению с другими способами наплавки.

Температура на поверхности изделия в процессе наплавки покрытия обеспечивается в пределах 1000-1500оС.

Толщина наплавленных плазменных покрытий в основном составляет 0,5-4,0мм.

Прочность соединения покрытия с основой (адгезия) – соответствует прочности основы, что позволяет эксплуатировать изделия с наплавленными покрытиями в условиях ударных и высоких контактных нагрузок (например, кромки пресс-форм).

Наплавленный слой беспористый монолитный.

Преимущества методов плазменного нанесения защитных покрытий перед другими (гальваническим, вакуумным, кислородно-ацетиленовым и др.) заключаются в следующем:

  1. Высокая температура плазменного потока позволяет расплавлять и наносить самые тугоплавкие материалы;
  2. Поток плазмы дает возможность получать сплавы различных по свойствам материалов или наносить многослойные покрытия из различных сплавов. Это открывает широкую возможность получения покрытий, сочетающих разнообразные защитные свойства;
  3. Возможности этого способа не ограничены формой и размерами обрабатываемого изделия;
  4. Плазменная дуга - наиболее гибкий источник нагрева, позволяющий в широких пределах регулировать его энергетические характеристики, обеспечивая нанесение покрытий с температурами плавления от 200оС, например, полимерных покрытий, до 2500-3000оС – различных керамических материалов.