Напыление покрытий из порошковых материалов

Этот метод является одним из наиболее эффективных способов создания износостойких слоев. Если в высокотемпературную струю газа подать частицы порошка или капли расплава, то при столкновении с поверхностью они деформируются и прочно прикрепляются к детали. Существует две разновидности такой технологии: газоплазменное напыление и электрическое напыление. В газоплазменном методе тепло выделяется в результате сжигания смеси горючего газа с кислородом, в электрическом - источником тепла является электрическая дуга. Для газопламенного напыления в кустарных условиях производства используют обычные газовые горелки, обеспечивающие плавление и разбрызгивание материала проволоки, подаваемой в зону факела. В качестве источника высокотемпературной и скоростной струи удобно использовать плазмотрон (принцип действия которого описан выше). В этом случае напыляемый порошок подается в струю плазмы. Имеются и электродуговые устройства, в которых через зону плавления в дуговом разряде двух проволочных электродов вдувается сжатый воздух. Струя раскаленного воздуха вместе с каплями расплава направляется на поверхность детали.

Другим вариантом нагрева напыляемого материала является использование индукционных токов высокой частоты, возникающих в проволоке, проходящей через охлаждаемый соленоид, генерирующий высокочастотное электромагнитное поле. Через катушку продувается струя воздуха, которая подхватывает капли расплавившейся проволоки и ударяет их о поверхность детали.

Главным достоинством метода напыления является его универсальность - независимость от природы материала детали. Можно наносить покрытия не только на металлы, но и на керамику, дерево, бетон, полимеры, ткани, бумагу. Это связано с тем, что напыление не оказывает заметного теплового воздействия на основу. То же можно сказать и о напыляемых материалах. Напыляют цветные металлы и сплавы, стали, твердые сплавы и керамику, пластмассы, декорирующие смеси. Не имеют также особого значения форма и размеры деталей.

Напыление широко применяется для восстановления формы изношенных деталей. Большую роль играет подготовка поверхности под напыление. Поверхность должна быть хорошо очищена от загрязнений, иметь шероховатость и пористость. Это гарантирует хорошее сцепление наносимого материала с основой. Поверхности обезжиривают с помощью промывки в растворителях (бензин, бензол, ацетон, четыреххлористый углерод и т.д.). Для устранения дефектов поверхностной структуры используется обработка струей абразива (пескоструивание).

В последнее время для нанесения износостойких твердосплавных покрытий используется метод детонационного напыления. Установка для детонационного напыления напоминает пулемет, стреляющий порциями разогретого порошка. В замкнутую камеру сгорания, к которой прикрепляется ствол, подается смесь кислорода и горючего газа (ацетилен, пропан-бутан и др.). Ствол направляют на напыляемую поверхность. Через загрузочное отверстие в камеру подается порошок. Смесь поджигается электрической искрой и взрывается. Раскаленные частицы вместе с продуктами сгорания ударяются об обрабатываемую поверхность и закрепляются на ней. Температура частиц в момент удара достигает 4000°С. Частота выстрелов - 3¸4 в секунду. Недостатком метода является неравномерное распределение материала по поверхности, что устраняется путем отделочной обработки шлифованием. Так создают покрытия из металлокерамики: карбидов вольфрама, титана и кобальта, нитридов титана и бора, окиси алюминия. Покрытия обладают высокой твердостью и износостойкостью. Износ снижается до 10 раз.

Газотермическое напыление успешно используется в автомобилестроении и при ремонте и эксплуатации автотранспортных средств. Износостойкость коленвалов грузовых машин марки ГАЗ после нанесения газотермического покрытия повышается до 4 раз. Такой же результат получается при напылении покрытия на поршневые кольца взамен электролитического хромирования. Хороший результат дает нанесение покрытия из двуокиси алюминия.