پوشش های اسپری حرارتی

نمایش همه تولیدکنندگان پوشش های اسپری حرارتی

پوشش های اسپری حرارتی با لایه ها و لایه هایی از قطرات مایع مسطح به نام اسپلات یا لاملا مشخص می شوند. این لاملاهای همپوشانی و حفره های بین آنها ضخامت و تخلخل پوشش را تعیین می کند. آنها برای درمان سطوح و بهبود ویژگی های سطح استفاده می شوند. به طور معمول، آنها به صورت سیم جامد یا پودری عرضه می شوند. آنها طیف گسترده ای از ترکیبات مواد از جمله فلزات، سرامیک ها و پلیمرهای مهندسی شده را در بر می گیرند و به عنوان یک ماده مصرفی برای یکی از چندین تکنیک رسوب پوشش اسپری حرارتی طراحی شده اند.

مشخصات

یکی از اولین ملاحظات در انتخاب پوشش اسپری حرارتی، بستری است که قرار است پوشش داده شود. برخی از فرآیندهای پوشش اسپری بسیار متنوع هستند و می توان آنها را روی سطوح لمینت، پلاستیک یا سطوح فلزی اعمال کرد در حالی که سایر فرآیندهای پوشش اسپری حرارتی در کاربرد بسیار محدودتر هستند. 

دومین معیار تأثیرگذار طراحی، قرار گرفتن در معرض محیطی است که یک پوشش تحمل می کند یا ویژگی های سطح مورد نظر. کاربرد در دمای بالا ممکن است نیاز به پوشش نسوز داشته باشد یا برای کاربردهای بسیار خورنده ممکن است پوشش آندی ترجیح داده شود. این الزامات عملکرد همراه با بستری که قرار است پوشش داده شود را می توان "گوشت و سیب زمینی" معیارهای طراحی در نظر گرفت در حالی که ملاحظات اضافی شامل محیطی که در آن پوشش در آن انجام می شود، عمر مفید و هزینه است. 

تکنیک ها

روش رسوب گذاری تأثیر عمیقی بر این ویژگی های سطحی دارد و هزینه و مزایای هر روش پوشش اغلب با یکدیگر سنجیده می شود.

پاشش قوس

پاشش قوس الکتریکی برای اکثر کاربردها به عنوان مؤثرترین و اقتصادی ترین روش پوشش دهی اسپری حرارتی در نظر گرفته می شود. در پاشش قوس الکتریکی، از یک منبع تغذیه DC برای ایجاد یک قوس الکتریکی در سر تفنگ و ذوب تغذیه سیم برای تشکیل یک حوضچه مذاب استفاده می شود. کمپرس خشک قطرات ریز ماده مذاب را اتمیزه کرده و به سمت سطح تحت درمان می راند. 

پاشش قوس الکتریکی یک پوشش نیمه متخلخل تا 4 میلی متر ایجاد می کند. ضخیم بالاترین نرخ رسوب را در بین تمام فرآیندهای پاشش حرارتی نشان می دهد. همچنین به توان کمتری نیاز دارد، برای متالیز کردن بسترهای حساس به حرارت مناسب‌تر است و استحکام پیوندی را نسبت به پاشش شعله ایجاد می‌کند. 

از معایب پاشش قوس الکتریکی می توان به محدودیت مواد اشاره کرد زیرا فقط می توان از آن برای رسوب دادن مواد رسانا استفاده کرد. در طی فرآیند پوشش، مقدار زیادی دود و گرد و غبار تولید می شود. این پوشش همچنین دارای تخلخل بیشتر، سطوح اکسید بالاتر و استحکام باند کمتر در مقایسه با فرآیندهای پاشش پلاسما یا سوخت اکسیژن با سرعت بالا (HVOF) است.

اسپری شعله

پاشش شعله یکی دیگر از فرآیندهای اسپری حرارتی اقتصادی است. در پاشش شعله، از یک منبع سوخت استفاده می شود و گرمای احتراق یا یک سیم یا پودر مصرفی را ذوب می کند و یک حوضچه مذاب را تشکیل می دهد. مانند پاشش قوس الکتریکی، هوای فشرده خشک مواد مذاب را اتمیزه می کند و مواد مذاب را به سمت سطح کار می راند.

پاشش شعله روشی مقرون به صرفه برای اعمال پوشش اسپری حرارتی است و با نرخ پاشش متوسط ​​مشخص می شود. در مقایسه با پاشش قوس الکتریکی، گرد و غبار و دود کمتری تولید می کند. در برخی موارد، مانند سایر روش های اسپری حرارتی، ممکن است به غرفه اسپری نیاز نباشد. هنگام پوشش سازه های بزرگ یا پیچیده مورد علاقه است و گزینه های مواد بیشتری را نسبت به پاشش قوس الکتریکی ارائه می دهد، از جمله سرامیک و سایر پوشش های غیر فلزی.

عیب اصلی سمپاشی شعله ای کیفیت پوشش است. پاشش شعله پوششی با تخلخل بالاتر، تراکم پوشش کمتر و سطح اکسید بالاتر نسبت به سایر پوشش های اسپری حرارتی ایجاد می کند.

اسپری پلاسما

اسپری پلاسما از شعله پلاسما با دمای بالا برای گرم کردن و تسریع یک ماده مصرفی پودری به سمت سطح کار استفاده می کند. یک قوس الکتریکی DC با یک گاز بی‌اثر برهم‌کنش می‌کند و گرمایش مقاومت مرتبط با قوس الکتریکی باعث تجزیه و یونیزه شدن گاز می‌شود و یک جت پلاسما را تشکیل می‌دهد.

پاشش پلاسما یک پوشش بسیار با کیفیت از مواد با نقطه ذوب فوق العاده بالا تولید می کند. به منظور بهبود کیفیت سطح پوشش، فرآیند ممکن است در یک محفظه خلاء انجام شود که به آن VPS می گویند.

اسپری پلاسما یک فرآیند بسیار متنوع است که هم طیف وسیعی از مواد پوشش دهنده و هم بسترها را در خود جای می دهد. این به ویژه برای پاشش مواد نسوز مناسب است در حالی که معایب آن شامل ماهیت پیچیده فرآیند خودکار، حساسیت به محیط های عملیاتی و هزینه است.

پاشش سوخت اکسیژن با سرعت بالا (HVOF).

HVOF از احتراق محدود و یک نازل گسترده برای گرم کردن و تسریع مواد پودری استفاده می کند. با عملکرد تا سرعت گاز مافوق صوت، پوششی متراکم و به خوبی چسبیده ایجاد می کند که سخت شده، مقاوم در برابر سایش و مقاوم در برابر خوردگی است.

HVOF یک پوشش بسیار متراکم با تخلخل کم تولید می کند، اگرچه اندازه ذرات پودر محدود است و توزیع اندازه باریک مورد نیاز است. HVOF به ندرت به عنوان یک عملیات دستی انجام می شود زیرا متغیرهای فرآیند متعددی بر قوام پوشش تأثیر می گذارد.

مواد 

پوشش های اسپری حرارتی در طیف گسترده ای از ترکیبات مواد موجود هستند. برخی از رایج ترین مواد شامل موارد زیر است:

مواد ساینده

پوشش‌های اسپری حرارتی قابل ساییدگی در دیواره‌های داخلی موتورهای جت و توربین‌های گازی برای تشکیل آب‌بندی با نوک تیغه‌ها استفاده می‌شوند. پوشش های اسپری حرارتی ساینده از یک لایه نرم تر با یکپارچگی ساختاری پایین تشکیل شده اند. نوک تیغه ترجیحاً پوشش نرم‌تر اسپری حرارتی را سایش یا ساییده می‌کند. تخلخل، گرافیت، پلاستیک، بنتونیت و ذرات نیترید بور در یک ماتریس فلزی استفاده می شوند.

کاربیدها

کاربیدها ترکیباتی از یک فلز یا متالوئید (B، Si) و کربن هستند. کاربیدهای فلزی همچنین به عنوان فلزات سخت مانند کاربید تنگستن (WC)، کاربید کروم (Cr3C2)، کاربید تیتانیوم (TiC) یا کاربید تانتالم (TaC) شناخته می شوند. کاربیدهای فلزی دارای سختی بالا و سختی گرم بالا هستند، که آنها را برای ابزارهای برش، شکل دهی، قالب ها و ابزارها و سایر کاربردهای سایش مفید می کند. کاربیدهای فلزی اغلب از پیوند کبالت، نیکل یا فلز بین فلزی بین دانه ها (کاربیدهای سیمانی) استفاده می کنند که منجر به افزایش چقرمگی در مقایسه با کاربید خالص یا سرامیک می شود.  

سرامیک

مواد سرامیکی از مواد معدنی غیرفلزی مانند خاک رس ساخته می شوند که با پخت در دمای بالا برای همیشه سخت شده اند. اکثر سرامیک ها در برابر حرارت و مواد شیمیایی مقاوم هستند و در کاربردهای نسوز و بسیار خورنده استفاده می شوند. 

سرمت

سرمت ها ترکیبی از مواد سرامیک اکسید فلز (سر) و فلز (met) هستند. پوشش‌های اسپری حرارتی سرمت اغلب به‌عنوان یک پوشش میانی در کاربردهای چرخه حرارتی بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند، زیرا به کنترل تفاوت‌های انبساط حرارتی بین بستر و لایه رویی کمک می‌کنند. 

فلزات و آلیاژهای فلزی

فلزات خالص، فلزات آهنی، فلزات غیرآهنی و آلیاژهای فلزی در فرآیندهای اسپری حرارتی استفاده می شوند. فولاد، آهن، نیکل، مولیبدن و آلیاژهای مبتنی بر تیتانیوم اغلب برای سخت کردن سطوح برای محافظت در برابر سایش و مقاومت در برابر سایش بالا استفاده می‌شوند. فلزات غیرآهنی مانند روی و آلومینیوم معمولاً برای پردازش سطوح فولادی با پوشش‌های آندی و گالوانیکی و بهبود مقاومت در برابر اکسیداسیون استفاده می‌شوند.

منبع

globalspec