9 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Холодное напыление металлических покрытий

Способы напыления металлов

Традиции производства металлических изделий накапливались столетиями. Наука многократно модернизировала общепринятые технологические схемы, но всегда оставались существенными сырьевые и энергетические потери на всех этапах техпроцесса. Идея его кардинального изменения зародилась в начале ХХ века, когда известный русский инженер-металлург Соболевский П.Г. порекомендовал применить напыление металла в производстве машиностроительных изделий. Усовершенствование этой технологии способствовало образованию инновационной специализации – порошковой металлургии, обуславливающей замену традиционной обработки металла автоматизированными операциями прессовки и спекания материалов.

Технология напыления металлов является современным способом нанесения однородного металлического слоя на деталь при использовании раскаленной скоростной струи, имеющей в своем составе порошковые элементы, осаждающиеся на базисном металле при ударном столкновении с ним. Для выбора оптимального метода напыления металла следует принимать во внимание форму и размерные габариты деталей; точность и характер погрешности покрытия, его технико-эксплуатационные особенности; расход на базовое и дополнительное оснащение, порошковые материалы, на черновое и заключительное обрабатывание покрытий и прочее.

Способы и оборудование для напыления металлов

Однако порошковое напыление металла вовсе не ограничивается одним лишь производством деталей из порошков. Не менее важным является такое ее направление, как нанесение на металлическую поверхность слоя мелкодисперсной среды из огнеупорных, коррозионно- и износостойких материалов для улучшения функциональных, реставрационных и декоративных характеристик. При использовании в этих целях многокомпонентных порошковых материалов возрастает риск возникновения неоднородности покрытия, связанной с сегрегацией (расслаиванием) порошков. Такая проблема разрешается применением пластичных шнуровых материалов, имеющих в своем составе порошок, который фиксируется пластичной связкой. При обработке поверхности вещество связки целиком испаряется и на подложку изделия оседает лишь непосредственно порошок.

Сущность вакуумного напыления металлов состоит в том, что требуемый материал в результате сильного нагревания в вакуумном пространстве переходит в пар, который конденсируется в виде плоской пленки на наружной стороне тех или иных изделий.

Процесс термонапыления относительно прост и включает такие операции: расплавка металлического сырья в специальном пистолете (горелке) и напыление металла в жидком состоянии на заблаговременно обработанную поверхность при помощи сжатого воздуха. В ходе газопламенного напыления металла непрерывно перемещающийся напыляемый материал в форме проволоки или стержня продвигается через пистолет и плавится в конусовидном потоке горючего газа (диметилметана или топлива с содержанием ацетилена и кислорода). Кончик расплавленной проволоки встраивается в конусовидный поток и наносится на поверхность подложки. При контакте с поверхностью микрочастицы наносимого вещества моментально остывают и трансформируются, прочно сцепляясь с ней. В связи с этим, газотермическое напыление отличается мельчайшей ленточной или планарно-зернистой структурой.

Данный способ обработки идеально подходит для напыления труднодоступных участков. При его использовании следует контролировать дистанцию между пистолетом и обрабатываемым изделием, поддерживать оптимальную температуру напыления, соблюдать чистоту. Соблюдение точно выбранного промежутка и скорости передвижения пистолета обеспечивает оптимальную дозу материала и толщину наносимого слоя. Поскольку в ходе напыления металла создается пыль, следует регулярно прочищать фронтальную часть аппарата, чтобы гарантировать нанесение свежего слоя на очищенную поверхность. Использование газопламенного способа нанесения позволяет создавать покрытия с достаточной пористостью (до 12 %) и небольшой адгезией к основе, что связано с невысокой скоростью воздушно-газовой струи (менее 50 м/с). Температурный режим горения пламени лимитирует спектр металлов, которые можно наносить таким способом.

При осуществлении плазменного или газоплазменного напыления металла в качестве источника тепла выступает электродуга, возникающая между парой электродов. В зону ее горения нагнетается инертный газ, способный ионизироваться и образовывать плазму (температурой до 15000 °С). В плазменную струю поступает порошок наносимого металла, который плавится и переходит на обрабатываемую подложку. Вопреки высоким температурам в месте горения электродуги, изделие не подвергается перегреву, поскольку при переходе из участка дуги температурные показатели резко снижаются. Оборудование для такого типа нанесения металла сложнее, в сравнении с газопламенным из-за дополнительной потребности в электроаппаратуре.

В наиболее ответственных задачах для получения максимальной адгезии и прочности покрытий плазменную обработку осуществляют в вакуумном оборудовании для напыления металлов при низком давлении. Снижение давления обеспечивает возрастание скорости микрочастиц, что способствует получению более прочных химически стойких покрытий с повышенной твердостью.

Газодинамическое напыление металла заключается в образовании покрытий при взаимном ударении холодных микрочастиц металла, убыстренных ультразвуковой газовой струей, с подложкой детали. При контакте не расплавленных микрочастиц с поверхностью получается их пластическая трансформация и кинематическая энергия переходит в тепловую и адгезионную, способствуя образованию однородного слоя из прочно уложенных частиц металла. Отличительная особенность такого напыления – отсутствие повышенных температур при нанесении металлических покрытий, а значит, и отсутствие оксидации металлических частиц и подложки, явления неоднородной кристаллизации, повышенных внутренних напряжений в готовых изделиях.

Лазерное напыление металла представляет собой технологию восстановления изделий путем обработки их лазерным лучом света, генерируемым при работе оптико-квантового генератора. Из-за узкой сосредоточенности лазерного потока и повышенной энергетической плотности в месте его контакта с поверхностью можно производить наплавку любого металла. Самой востребованной является порошковая форма. Локальное фокусирование излучения дает возможность производить наплавление в труднодоступных зонах. При этом первичная структура практически не деформируется, но достигается повышенная износостойкость деталей.

Разработаны многочисленные установки для напыления металла. Как правило, они производятся в двух исполнениях: стационарном и мобильном, кроме этого могут функционировать как в закрытых цехах, так и на открытой местности для обработки крупногабаритной продукции. Покрытия, образованные перечисленными способами напыления, имеют высокие параметры прочности и пониженную степень остаточных напряжений.

Нанесение покрытий

Выбор наилучшего покрытия для конкретного применения основан на нашем многолетнем опыте и всестороннем знании алгоритмов решения этой технической задачи. Мы не предложим Вам самое дешевое покрытие или то, что находится у нас под руками. Мы будем рекомендовать то покрытие, которое считаем лучшим для условий работы Ваших деталей. Поэтому не удивляйтесь большому количеству вопросов, поскольку нам необходимо глубже понимать Ваши проблемы и требования. Являясь лидирующей в России компанией по технологиям нанесения промышленных покрытий, мы гордимся нашей эрудицией и мастерством.

У нас тесные рабочие отношения с ведущими мировыми производителями порошковых материалов и фирмами, оказывающими услуги по их нанесению, поэтому мы в курсе последних разработок в этой области.

Главное, Вам самим не нужно беспокоиться о выборе лучшей системы покрытий — это наша работа!

Чтобы узнать больше о нашем ассортименте покрытий читайте наш сайт и наши публикации, которые находятся в открытом доступе.

Для получения от нас рекомендаций по выбору покрытий заполните онлайн-форму заявки на нашем сайте, и мы обязательно с Вами свяжемся.

Используемые технологии

  • электродуговая наплавка порошковыми и проволочными материалами, в защитном газе, под флюсом;
  • плазменная наплавка;
  • газотермическое напыление покрытий (газопламенное, электродуговое, плазменное, детонационное, высокоскоростное);
  • холодное газодинамическое напыление защитных покрытий;
  • электроискровое нанесение декоративных покрытий;
  • процессы PVD и CVD осаждения покрытий из газовой фазы;
  • финишное плазменное упрочнение.

Цель нанесения покрытий на металлические поверхности

  • упрочнение деталей для предотвращения их разрушения под воздействием окружающей среды, контактного взаимодействия с сопряженной деталью или совместного действия этих факторов;
  • создание функциональных свойств поверхности;
  • изменение формы изделия и ее восстановление, наращивание поврежденной в процессе эксплуатации поверхности;
  • создание декоративного покрытия с определенными визуальными качествами.

Назначения покрытий

1. Износостойкие противостоящие:

  • изнашиванию схватыванием;
  • абразивному изнашиванию;
  • усталостному изнашиванию;
  • вследствие диспергирования;
  • фреттинг-коррозии;
  • кавитационному изнашиванию;
  • эрозионному изнашиванию.
  • стойкие против окисления;
  • эрозионностойкие;
  • стойкие в агрессивных газовых средах;
  • теплозащитные;
  • стойкие в металлических расплавах.

3. Коррозионностойкие для различных сред:

  • воздушной среды;
  • воды и водных растворов.

6. Биоактивные, бактерицидные

8. Для восстановления размеров изношенных и бракованных деталей

9. Со специальными свойствами (магнитными, оптическими, для экранирования радиопомех и др.)

10. Технологические (например, покрытия под пайку)

Толщина напыления металлических покрытий — от нанометров до десятков миллиметров. Материалы покрытий: на основе Fe, Cu, Ni, Co, карбиды, нитриды, бориды, оксиды, композиционные, многокомпонентные, минеральные и др.

Карбид вольфрама широко известный сплав, обладающий высокой твердостью и повышенными износостойкими свойствами.

Читать еще:  Пресс для металлической стружки своими руками

Бронзу чаще всего наносят на изделия методами плазменного или газопламенного напыления. Основное применение это получение антифрикционного покрытия.

Токоведущие шины и шины заземления — очень важные и широко применимые элементы современной электротехнической промышленности. Любой силовой агрегат содержит их в своем составе.

Мы уже более 20 лет занимаемся нанесением различных функциональных покрытий и в том числе нанесением фрикционных покрытий. Если вам требуется увеличить коэффициент трения между сопрягаемыми изделиями – обращайтесь к нам. Присылайте чертеж или фотографии изделий, под нанесение покрытия. Наши инженеры подберут соответствующие материалы для фрикционного напыления и сделают расчет стоимости выполнения работы по нанесению покрытия.

&nbsp

Свяжитесь с нами по телефонам: +7 (812) 679-46-74, +7 (921) 973-46-74, или напишите нам на почту: office@plasmacentre.ru

Наши менеджеры подробно расскажут об имеющихся у нас технологиях нанесения покрытий, упрочнения, восстановления, придания свойств поверхности, а также о стоимости услуг компании.

Свяжитесь с нами по телефонам: +7 (812) 679-46-74, +7 (921) 973-46-74, или напишите нам на почту: office@plasmacentre.ru

Наши менеджеры подробно расскажут об имеющихся у нас технологиях нанесения покрытий, упрочнения, восстановления, придания свойств поверхности, а также о стоимости услуг компании.

Холодное газодинамическое напыление

В чём заключается процесс?

Холодное газодинамическое напыление — новейший метод в области термического напыления. По сравнению с обычными процессами термического напыления холодное газодинамическое напыление имеет особые преимущества, поскольку распыляемый материал не расплавляется и не плавится во время процесса. Таким образом, тепловое воздействие на покрытие и материал подложки остается низким.

Высокая кинетическая энергия частиц и высокая степень деформации при воздействии на подложку, которая связана с ней, позволяет изготавливать однородные и очень плотные покрытия. Диапазон толщины покрытия варьируется от нескольких сотых долей миллиметра до нескольких сантиметров.

В получаемых металлических покрытиях, физические и химические свойства практически не отличаются от свойств базового материала.

Согласно новейшей системной технологии компании «Impact Innovations GmbH» инертный газ — предпочтительно азот или гелий — подается в пистолет-распылитель под давлением до 50 бар (725 фунтов на кв. дюйм) и нагревается до максимальной температуры 1100 °C (2012 °F) в корпусе пистолета.

Последующее расширение нагретого и находящегося под высоким давлением газа в сужающемся-расширяющемся сопле до давления окружающей среды приводит к ускорению технологического инертного газа до сверхзвуковой скорости и в то же время к охлаждению газа до температуры ниже 100 °C (373 °F).

Распыляемые порошки впрыскиваются в сужающуюся часть сопла с помощью устройства подачи порошка и газа-носителя и ускоряются до скорости частиц 1200 м/с в основном газовом потоке.

В сильно суженом сопле распылителя частицы ударяются о необработанные, в большинстве случаев, поверхности компонентов, деформируются и превращаются в сильно адгезионное/когезионное и низкооксидное покрытие.

Воздействие скорости частиц на качество и эффективность покрытия

  1. Частица покрытия достигла минимальной скорости удара, которая необходима для возбуждения механизма взаимодействия с поверхностью подложки (обрабатываемого образца). Эта так называемая «критическая скорость» влияет на свойства материала покрытия.
  2. Поскольку скорость удара выше критической скорости, деформация и качество сцепления частиц возрастают.
  3. Если скорость удара слишком высока («скорость эрозии»), происходит больше разрушения материала, чем его добавления. Покрытие не образуется.
  4. Чтобы образовалось плотное и хорошо сформированное покрытие, значение скорости удара частиц должно быть между значениями критической скорости и скорости эрозии.

Что может быть покрыто методом холодного газодинамического напыления?

Материалы для покрытия

Металлы: например, магний, алюминий, титан, никель, медь, тантал, ниобий, серебро, золото и др.

Сплавы: например, никель-хром, бронза, алюминиевые сплавы, латунь, титановые сплавы, порошки из MCrAlY (сплавы на основе базового металла (Co, Ni, Cr, Fe) с добавлением хрома, алюминия и иттрия) и др.

Смешанные материалы (металлическая матрица в сочетании с твердыми фазами): например, металл и керамика, композиты.

Материалы основы

Металлические изделия и образцы, пластмасса, а также стекло и керамика.

Индивидуальная обработка

Каждый отдельный материал обрабатывается индивидуально.

Обработка материалов требует индивидуальной регулировки температуры и давления газа. Комбинация этих двух физических параметров определяет скорость частиц и качество покрытия. Диапазон оптимальной скорости распыления, ограниченный критической скоростью и скоростью эрозии, называется диапазоном осаждения. В рамках этого диапазона на качество нанесения покрытий влияют параметры.

Холодное газодинамическое напыление – альтернатива газотермическому напылению

КОСАРЕВ В.Ф., д.ф.­м.н., ИТПМ СО РАН, г. Новосибирск

КЛИНКОВ С.В., д.ф.­м.н., ИТПМ СО РАН, г. Новосибирск

ХОЛОДНОЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ НАПЫЛЕНИЕ – АЛЬТЕРНАТИВА ГАЗОТЕРМИЧЕСКОМУ НАПЫЛЕНИЮ

Явление ХГН было впервые обнаружено в Институте Теоретической и Прикладной Механики им. С.А. Христиановича Сибирского Отделения РАН (ИТПМ СО РАН)
в начале 80 ых годов прошлого века при изучении обтекания затупленных тел сверхзвуковым гетерогенным низкотемпературным потоком (с температурой торможения 0 – 20°С). Отсутствие высоких температур, характерных для газотермических методов напыления, позволяет говорить, что в данном случае был реализован новый метод нанесения покрытия, который былназван авторами методом «холодного» газодинамического напыления (ХГН).

Сравнение основных параметров двухфазного потока при ХГН с параметрами, присущими традиционным методам напыления (плазменному, газопламенному, детонационному и т.п.) показывает (рис. 1), что они существенно различаются. Главное отличие состоит в том, что основным энергетическим источником в процессе формирования покрытий ХГН является кинетическая энергия частиц. Основным физическим механизмом ХГН является высокоскоростная деформация напыляемых частиц при ударе, приводящая к интенсивным сдвиговым течениям материала по границам контакта, и образованию адгезионно-когезионных связей. Умеренный уровень температур при ХГН минимизирует тепловое взаимодействие частиц с ускоряющим их газом и окружающей атмосферой, а это открывает широкие возможности для создания новых технологий и новой техники для напыления.

Дальнейшие исследования показали определяющую роль величины скорости частиц. Для металлических частиц с размером (dp 50 мкм ) существуют критические скорости взаимодействия их с подложкой (ucr1 = 500 600 м/с). То есть, при взаимодействии с подложкой твердых металлических частиц наблюдается классический процесс эрозии, если скорость частиц меньше критической. При скоростях больше критической процесс эрозии переходит в процесс напыления, причем в зависимости от скорости частиц в очень широких пределах изменяются и свойства покрытий, такие как адгезия, пористость, микротвердость и т.д.

Метод ХГН обеспечивает получение различных металлических покрытий, свойства которых, изменяя режим напыления, можно регулировать в достаточно широких пределах, например, пористость (от величины 1 % до величины 15 %), толщину слоя (от нескольких десятков микрометров до нескольких миллиметров) и др. При этом характерное значение адгезии составляет 20 – 80 МПа, а коэффициент использования порошков достигает 50 – 80 %. Метод ХГН позволяет проводить сбор порошка и повторное его использование, что обеспечивает экологическую чистоту, увеличивает коэффициент использования до 90 – 95 %, снижает эксплуатационные затраты.

Отсутствие высокотемпературных струй позволяет существенно расширить возможности методов нанесения покрытий порошковыми материалами и обеспечивает ряд важных преимуществ метода ХГН перед известными газотермическими методами, включая:

возможность использования для напыления порошков с размером менее 30 – 50 мкм, в том числе ультрадисперсных, что приводит к улучшению качества покрытия, появляется возможность уменьшить толщину покрытия;

отсутствие существенного нагрева частиц и связанных с ним процессов высокотемпературного окисления, фазовых переходов и т.д., что позволяет получать покрытия со свойствами близкими к свойствам материала исходных частиц, а также композиционные покрытия из механической смеси порошков, значительно различающихся по физико-термическим свойствам;

отсутствие существенного термического воздействия на изделие, что позволяет наносить покрытия на подложки из нетермостойких материалов;

простота технической реализации, высокий ресурс оборудования и безопасность работ в связи с отсутствием высокотемпературных струй, а также огне- и взрывоопасных газов.

Метод ХГН может найти широкое применение для получения антикоррозионных, упрочняющих, электропроводящих и других покрытий отдельных деталей и конструкций особенно из материалов и на материалы, допускающие ограниченное термическое воздействие, а также может быть использован для получения компактных порошковых материалов. Дальнейшие исследования могут значительно расширить возможности этого метода и позволят перейти к созданию целого ряда новых технологий.

Читать еще:  Металлический профлист для забора

В ИТПМ СО РАН в результате исследований уже найден ряд новых технических решений, запатентованных в России и за рубежом [например, 1 – 5]. Основные результаты исследований ИТПМ СО РАН в области ХГН опубликованы в монографиях [6, 7]. Соединение вместе результатов, находящихся на стыке различных научных направлений, позволило создать научные основы технологических процессов, проектирования и изготовления оборудования ХГН.

Надо отметить, что разработка метода ХГН в настоящее время осуществляется не только в России, но и за ее пределами. За рубежом организованы специализированные лаборатории, которые помимо проведения научных исследований занимаются также выпуском оборудования для ХГН и необходимых для него порошков. Авиационные и морские корпорации были одними из первых, кто заинтересовался ХГН (в международной литературе и интернете метод называется cold spray, kinetic spray, kinetic metallization). Предварительная информация о возможностях компаний, предлагающих свои услуги в области ХГН, предоставляется в свободном доступе в интернете. Далее приведены только некоторые разработки, сделанные в ИТПМ СО РАН, которые служат лишь примером, характеризующим возможности метода.

Оборудование и основы технологий

Экспериментальное оборудование ХГН

В ИТПМ СО РАН разработаны опытные образцы установок ХГН (рис. 2). Основными элементами установки ХГН являются: устройство напыления, состоящее из сверхзвукового сопла, форкамеры и омического нагревателя газа; дозатор порошка; источник сжатого газа (баллоны или компрессор); пульт управления и контроля (давление газа в форкамере и дозаторе, температура газа в форкамере). Для напыления используются такие газы как воздух, азот, гелий с расходом до 2 м 3 /мин. Дополнительно для выполнения работ требуются: камера напыления с системой пылеотсоса и сбора ненапыленного порошка; манипулятор для перемещения напыляемой детали или самого устройства напыления. Омический нагреватель газа может быть выполнен в двух вариантах. В первом варианте (более массивном, рис. 2а, требующем для питания источник питания с напряжением 40 – 60 В) нагревательным элементом служит завитая в спираль трубка из нержавеющей стали, внутри которой движется нагреваемый газ, а по стенкам течет нагревающий электрический ток. Во втором варианте (более легком и компактном, рис. 2b, требующем для питания напряжение 220 В) нагревательным элементом служит проволочная спираль из сплавов высокого сопротивления, по которой движется нагревающий электрический ток, а снаружи спираль обдувается нагреваемым газом. В этом варианте напыляющее устройство получается достаточно легким и компактным, что позволяет манипулировать им в ручную (оператор при этом использует индивидуальные средства защиты – очки, наушники, респиратор).

Для создания необходимой формы пятна напыления применяются сверхзвуковые сопла разной геометрии. В основном используются сопла круглого и прямоугольного сечения (рис. 3).

В традиционном виде для подачи порошка из дозатора в форкамеру сопла требуется, чтобы давление газа в дозаторе было выше (на 0,1 – 0,2 МПа) давления в форкамере сопла. Соответственно, дозатор должен выдерживать внутри себя рабочее давление газа (типичный диапазон рабочих давлений газа составляет 0,8 – 4,0 МПа). Чтобы снять это ограничение были разработаны эжектроные сопла, засасывающие порошок из дозатора. Это позволяет работать при атмосферном давлении в дозаторе без крышки и в случае необходимости досыпать порошок в бункер дозатора, не останавливая процесс напыления. Остановимся более подробно на описании возможности применения метода ХГН для нанесения антикоррозионных покрытий на внешнюю и внутреннюю поверхность труб.

Оборудование для нанесения антикоррозионных покрытий на трубы

Повышение коррозионной стойкости металлических изделий остается одной из актуальнейших научно-технических и экономических проблем современности. Одним из распространенных направлений защиты от коррозии является нанесение покрытий различными методами – химическим и электрохимическим осаждением, газотермическим напылением и т.п. Наиболее производительной является технология горячего цинкования внешней поверхности стальных труб. Существенные ее недостатки (ограничения) связаны со сложностью и высокими требованиями к процессам подготовки поверхности (включая химическое травление), ограничениями в возможности изменять толщину покрытий, а также огромными затратами для обеспечения экологичности процессов. Технология ХГН позволяет исключить эти недостатки и ограничения.

Напыление на внешнюю поверхность. Ниже представлена схема установки газодинамического нанесения защитных покрытий на внешнюю поверхность длинномерных труб и ее фотография (рис. 4).

Установка работает следующим образом – труба укладывается на рольганг и с пульта управления ей сообщается вращательное и одновременно поступательное движение через камеры очистки и напыления. В камере очистки поверхность трубы очищается. Частицы, образующиеся при обработке поверхности, утилизируются. После камеры очистки труба поступает в камеру напыления, где и происходит процесс напыления на поверхность трубы. Частицы порошка, не напыленные на поверхность трубы, утилизируются пылеотсасывающей установкой с последующим возвратом в бункер дозатора.

Представленный вариант установки с проходными камерами, обеспечивает минимальную задержку между процессами подготовки поверхности и нанесения покрытия и тем самым обеспечивается высокая адгезионная прочность. Унифицированные узлы установки позволяют проводить ее модернизацию с увеличением диаметров обрабатываемых труб до

1 м, а также возможностью использования проходных камер термической (обжига для ликвидации жировых пленок и нагрева труб) и пневмообразивной обработки. Кроме того, установки ХГН может быть вписана в имеющиеся заводские линии на различных их участках, что позволяет эффективно использовать тепловую энергию и наносить покрытия на уже нагретые трубы при различных температурах их поверхности.

Напыление на внутреннюю поверхность. Имеющиеся к настоящему времени разработки, основанные на газопламенном, металлизационном, плазменном и подобных методах не позволяют наносить металлические покрытия на внутреннюю поверхность длинномерных труб малого диаметра (

Холодное газодинамическое напыление

В технологии напыления (которую на практике удобно называть «наращиванием» металла) условие, чтобы падающие на подложку частицы имели высокую температуру, не является обязательным, что обуславливает ее уникальность. В данном случае с твердой подложкой взаимодействуют частицы, находящиеся в нерасплавленном состоянии, но обладающие очень высокой скоростью. Ускорение частиц до нужных скоростей осуществляется сверхзвуковым воздушным потоком с помощью оригинальных установок, не имеющих аналогов в традиционных методах нанесения покрытий.

Способ формирования металлических покрытий заключается — в газодинамическом (газотермическом) методе, т.е. закрепление твердых металлических частиц, обладающих большой кинетической энергией, на поверхность подложки в процессе высокоскоростного удара.

Привлекательность технологии нанесения металла на поверхность деталей и изделий состоит в том, что оборудование и создаваемые с его помощью покрытия свободны от большинства недостатков, присущих другим методам нанесения металлических покрытий, и обладают рядом технологических, экономических и экологических преимуществ.

Основные свойства покрытий

Покрытия обладают следующими основными свойствами:
• высокая адгезия (30-100 МПа);
• высокая когезия (30-100 МПа);
• однородность покрытий;
• низкая пористость (1-3%);
• плотное соединение покрытия с защищаемой основой без зазоров и полостей, с надежным электрогальваническим контактом покрытия и основы;
• шероховатость поверхности покрытий составляет Rz = 20-40 и обеспечивает высокую прочность закрепления на них лакокрасочных материалов;
• толщина может быть любой и обеспечивается технологическим режимом нанесения;
• покрытия могут обрабатываться всеми известными способами мехобработки;
• при специальной термообработке некоторые покрытия могут приобретать дополнительные или новые свойства;
• покрытия могут наноситься на поверхности изделий из любых металлов, а также керамики и стекла.

Типы покрытий

К настоящему времени разработаны несколько типов покрытий на основе алюминия, меди, цинка, никеля:
• антикоррозионные покрытия;
• покрытия с низкой газопроницаемостью (герметизирующие);
• композитные покрытия из смеси металлов и керамики для восстановления формы и размеров деталей;
• электропроводящие покрытия;
• покрытия со специальными свойствами.

Структура покрытий

Структура покрытий представляет собой однородный металлический слой (в случае чисто металлических покрытий, создаваемых из одного металла) или металлический слой, структурированный частицами другого металла или керамики.

Области применения

К настоящему времени накоплен опыт применения оборудования Димет для решения следующих задач:
• Авторемонт
• Восстановление утраченных объемов металла (ремонт дефектов литья, механичеcких дефектов деталей)
• Герметизация течей жидкостей и газов
• Нанесение электропроводящих покрытий
• Антикоррозионная защита
• Спецприменения

Авторемонт

Наиболее широкое распространение получает оборудование ДИМЕТ® в авторемонте — для устранения повреждений двигателя, агрегатов и кузова автомобиля:
• Выравнивание (заполнение металлом углублений) поверхности кузова на стыках деталей, вмятинах и других дефектах, в том числе на алюминиевых кузовах.
• Антикоррозионная обработка (цинкование) сварных швов и/или точек, а также других локальных участков кузова.
• Антикоррозионная обработка (алюминирование) сварных швов или отдельных участков выхлопного тракта.
• Восстановление прогаров и коррозионных промоин в головке блока цилиндров и в блоке цилиндров.
• Восстановление свечной резьбы в головке блока цилиндров.
• Герметизация микротечей, небольших трещин и других сквозных дефектов в алюминиевых, стальных, чугунных деталях двигателя (головка блока цилиндров, блок цилиндров, крышки, кожухи, коробка переключения передач и пр.).
• Герметизация трубок, конденсоров и других элементов автокондиционеров.
• Устранение утечки фреона в автокондиционерах.
• Восстановление посадочных мест подшипников.
• Напыление фирменных знаков или логотипов, номеров или контрольных меток, и т.п.
• Напыление медных контактных площадок электрооборудования.
• Напыление на локальные участки чугунных моделей (восстановление, изменение, доводка формы), в литейном производстве (литье в землю).
• Восстановление промоин на бронзовых поршнях (для литья под давлением).

Читать еще:  Как согнуть металлическую полосу под прямым углом?

Восстановление утраченных объемов металла

Данная технологии и оборудование являются весьма эффективными для восстановления дефектных участков самых разнообразных деталей и изделий. В большой степени это обусловлено тем, что из-за низкого тепловложения устранение дефекта не приводит к деформации изделия, возникновению внутренних напряжений, структурных превращений металла изделия. При этом конструкция оборудования обеспечивает локализованное воздействие на обрабатываемую деталь, не затрагивающее бездефектные участки. Однако эта технология пригодна только в тех случаях, когда не предъявляется высоких требований по твердости и износостойкости наносимых покрытий.
• Устранение дефектов (трещин, каверн, свищей) силуминового, чугунного и стального литья в производстве.
• Устранение повреждений деталей и агрегатов в авторемонте.
• Устранение повреждений деталей, узлов и агрегатов машин и механизмов (восстановление механических повреждений силуминовых деталей, посадочных мест подшипников, корпусов насосов и т.п.
• Устранение дефектов литьевых форм для литья по выплавляемым моделям, алюминиевых пресс-форм для изготовления пластиковой упаковки, пресс-форм резинотехнических изделий.

Герметизация течей жидкостей и газов

Низкая пористость и газопроницаемость покрытий, позволяет эффективно использовать их для герметизации течей. В частности, это удобно для сосудов, работающих под давлением или при низких и высоких температурах: элементы криогенных систем, систем охлаждения, емкости, трубопроводы, теплообменники и т.п.

Нанесение электропроводящих покрытий

Возможность нанесения покрытий с высокой электропроводностью (алюминиевые, медные) на любую металлическую или керамическую основу при высокой адгезии обеспечивает эффективное применение покрытий в различных электронных и электротехнических изделиях:

• Нанесение медных дорожек, полос, контактных площадок на алюминиевые и стальные изделия и детали (в частности, омеднение шин и поверхностей заземления и т.п.).
• Нанесение электропроводящих покрытий на керамические изделия (монтажные платы, фарфоровые изоляторы и т.п.).
• Нанесение подслоев для пайки. Технологическая простота нанесения покрытий на любую металлическую основу (в частности – чугун и алюминий), а также на стекло и керамику, дает возможность меднить эти подложки, чтобы затем, залудив их любыми припоями, создавать паяные соединения любого назначения.

Антикоррозионная защита

Защита от низкотемпературной коррозии обеспечивается покрытиями на основе алюминия и цинка. Покрытия, создаваемые с помощью оборудования, отвечают требованиям ГОСТ 28302-89, ГОСТ 9.304-87 и других нормативных документов, по антикоррозионным свойствам превосходят лакокрасочные и многие другие металлические покрытия.


• Антикоррозионная обработка локальных очагов коррозии.

• Обработка сварных швов.

• Обработка небольших деталей.

Специальные применения

Свойства покрытий и особенности метода их нанесения определяют возможность применения покрытий для решения ряда различных специальных задач.
• Герметизация сварных швов в изделиях из термоупрочненного алюминия в криогенной технике.
• Герметизация стыков трубопроводов высокого давления «алюминий-нержавеющая сталь».
• Повышение теплоизлучающей способности нержавеющей стали (покрытия с высоким коэффициентом теплового излучения — для сброса тепла нагретыми объектами в условиях вакуума).
• Восстановление геометрических размеров деталей и узлов газоперекачивающих агрегатов.
• Предотвращение «схватывания» в резьбовых соединениях (судостроение, нефтяная отрасль).
• Покрытия на инструменте для предотвращения искрения.

Кроме того, возможными областями применения покрытий можно также считать:
• защита от высокотемпературной коррозии — покрытия на основе никеля, алюминия: изделия, эксплуатируемые в условиях высоких температур (в частности, термопары)
• декоративные покрытия и микроэрозионная обработка поверхностей металла, стекла, керамики

Холодное напыление металлических покрытий

ХОЛОДНОЕ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЕ НАПЫЛЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ НА КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПЛАСТИКИ: ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Тип: статья в журнале — научная статья Язык: русский
Номер: 81 Год: 2018

Проведен анализ современного состояния вопроса в области холодного газодинамического напыления (ХГН) металлических покрытий на композиционные материалы (КМ), который показал, что ХГН является перспективным методом формирования покрытий на неметаллах.

Problem. The analysis of the current state of the problem in the field of cold gas-dynamic spraying (CS) of metallic coatings on composite materials (CM) and plastics has been conducted in order to gain experience for further research in this field and better understanding of the mechanism of forming metallic coatings on nonmetallic substrates as well as to study the properties of such coatings. At present, composite materials based on ultrathin carbon, glass, organic and other types of fibers in combination with polymer binding materials are widely used in various branches of engineering. Along with excellent properties of CM and plastics, there are also disadvantages such as low erosion resistance, electrical conductivity and low operating temperatures. To eliminate the aforementioned shortcomings, metal coatings are used, which makes it possible to provide specified surface properties and expand the scope of application of non-metallic materials. Methodology. Nowadays only a few methods are used to metallize plastics and CM with a polymer matrix, namely physical and chemical vapor deposition, galvanization, electroforming and gas-thermal spraying.

Problem. The analysis of the current state of the problem in the field of cold gas-dynamic spraying (CS) of metallic coatings on composite materials (CM) and plastics has been conducted in order to gain experience for further research in this field and better understanding of the mechanism of forming metallic coatings on nonmetallic substrates as well as to study the properties of such coatings. At present, composite materials based on ultrathin carbon, glass, organic and other types of fibers in combination with polymer binding materials are widely used in various branches of engineering. Along with excellent properties of CM and plastics, there are also disadvantages such as low erosion resistance, electrical conductivity and low operating temperatures. To eliminate the aforementioned shortcomings, metal coatings are used, which makes it possible to provide specified surface properties and expand the scope of application of non-metallic materials. Methodology. Nowadays only a few methods are used to metallize plastics and CM with a polymer matrix, namely physical and chemical vapor deposition, galvanization, electroforming and gas-thermal spraying. But these methods have disadvantages, such as high cost of equipment and metallization process, limitation of sample size and metallization area, low adhesion strength of coatings, environmental pollution and personnel health hazards, etc. Results. The use of the cold spraying method makes it possible to overcome the shortcomings of CM and to obtain new opportunities Originality. The increasing demand for low-energy, environmentally safe, efficient and low-cost coating processes encourages the search for and the development of new alternative methods, one of which is cold spraying. Practical significance. The analysis of the current situation in the field of formation of metallic coatings on nonmetallic surfaces by cold gas-dynamic spraying has shown that this technology is promising for the formation of coatings on nonmetals and it can be successfully used to provide electrical conductivity and other properties of CM and plastics.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector