Плазменное напыление в атмосфере. Вспомогательное оборудование. Материалы. Применение.

Курс «Технологические генераторы плазмы»

Лекция №6

НАНЕСЕНИЕ ПОКРЫТИЙ МЕТОДОМ АТМОСФЕРНОЙ ПЛАЗМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Вспомогательное оборудование

Самым простым механизмом для вращения и перемещения детали в процессе напыления может служить токарный станок. При проектировании и изготовлении технологической оснастки для плазменного нанесения покрытий (для перемещения изделий относительно распылителя) необходимо предусматривать соответствующую защиту пар трения и подшипников, так как образующая при напылении пыль вместе со смазкой воздействуют на сопротивление движущиеся пары деталей как абразив.

Плазменное нанесение покрытий производят на предварительно подготовленную поверхность детали. Поверхность детали очищают от механических загрязнений. Влагу и масло удаляют протиркой ветошью, смоченной в растворителях (ацетоне, бензине и т.д.), затем деталь подвергают абразивно-струйной обработке (корундом, чугунной или стальной крошкой). Время между подготовкой поверхности и напылением должно быть, возможно малым и не превышать 1…3 часов так как очищенная поверхность изделия быстро теряет активность и на нее из окружающей атмосферы попадает влага, пыль и т.д., что уменьшает прочность сцепления покрытия с подложкой.

Установка для абразивно-струйной обработки поверхности изделий состоит из камеры, пистолета, приемного бункера для крошки, системы шлангов с вентилем для подачи в пистолет сжатого воздуха и осветительных приборов.

При абразивно-струйной обработке длинномерных изделий к боксу изготавливают карманы. Обработку труб можно вести с помощью накладной камеры. Крупногабаритные изделия необходимо обрабатывать в специальном помещении, причем рабочий должен находиться в герметичном костюме (например, пластиковом) с принудительной подачей воздуха. Для подачи воздуха в костюм можно использовать центробежный вентилятор ВПП–4. Для подготовки плоских поверхностей крупногабаритных изделий применяют беспыльную дробеструйную установку. Накладная камера этой установки позволяет обрабатывать криволинейные поверхности значительного радиуса.

К участку для плазменного нанесения покрытия необходимо подавать сжатый воздух от цеховой сети или от компрессора с рабочим давлением 0,5…0,6 мПа, при расходе воздуха 8…10 м³/мин. Следует обращать особое внимание на очистку сжатого воздуха от влаги и масла, ухудшающих качество наносимого покрытия. Для очистки воздуха необходимо использовать масловодоотделитель или, в крайнем случае, воздушный фильтр ДВ 41–16.

Плазмообразующие газы и исходные материалы

В качестве плазмообразующих газов при нанесении покрытий используют аргон, азот, смесь аргона с азотом или водородом, реже применяют аммиак, гелий или смесь аргона с гелием. Все эти газы поставляют в баллонах.

Баллоны с редукторами, как правило, устанавливают вне помещения в специально оборудованных шкафах. При работе на аммиаке арматуру и вентили изготовляют из железа или стали, которые коррозионно - устойчивы в этой среде. Вместо редуктора применяют вентиль, поскольку давление в баллоне не превышает 0,8…1,2 мПа.

Таблица 1

Характеристика плазмообразующих газов

Для абразивно-струйной обработки поверхности, на которую наносится покрытие, рекомендуется применять электрокорунд зернистостью 80…120 по ГОСТ 3647-80, стальную или чугунную крошку той же зернистости.

В качестве исходных материалов при плазменном нанесении покрытий используют проволоку диаметром 0,8…1,2 мм или порошок, преимущественно грануляции 40…100 мкм. Для получения качественных покрытий порошок должен быть узкой фракции. Такие порошки получают путем рассева на ситах. Для этой цели может быть использован прибор для ситового анализа типа 026М с ситами, имеющими ячейки размером в свету 0,05; 0,063; 0,1 и 0,125 мкм.

Порошки такой грануляции гигроскопы, поэтому их необходимо хранить в герметичной таре. Для равномерной транспортировки порошка в плазменный распылитель он должен обладать хорошей сыпучестью.

С целью улучшения сыпучести порошка его предварительно сушат в сушильном шкафу (например, типа ОКБ-1085А) или в муфельной печи (типа МП-2у). Металлические порошки целесообразно сушить при температуре 120…150 °С, а керамические – при 600…700 °С в течение 3…5 часов. При сушке порошков их необходимо располагать слоем не более 20 мм и периодически перемешивать.

Первоначально для напыления использовали однокомпонентные материалы. В настоящее время созданы и широко используются сложные по составу многокомпонентные порошки.

На Украине основной завод по выпуску порошков – Торезский завод наплавочных твердых сплавов. В России – г. Тула «Тулачермет», г. Тольятти. Из зарубежных фирм выпускающих порошки для плазменного нанесения покрытий, наиболее известны «Метко», «Плазматекс», «Кастолин-эвтектик» и др.