1.Плазменное напыление представляет собой дальнейшее развитие техники металлизации распылением. Физическое понятие «плазма» было введено в 1923 г. Лангмером для обозначения газообразного состояния, при котором газы становятся токопроводящими за счет ионизации атомов. При плазменном напылении в факеле струи встречаются электроны, ионы и нейтральные частицы. Для ионизации плазмы используют электрическую дугу, причем с целью повышения температуры дугу сжимают, чем резко повышают ее температуру. Температура аргоновой плазмы достигает 20000 — 23 000 С.
Плазменное напыление находит широкое применение в тех отраслях машиностроения, где необходимо нанесением различных стойких сплавов защитить детали машин от интенсивного износа, увеличить работоспособность изнашивающихся частей в несколько раз, защитить детали от коррозии, эрозии, кавитации, абразивного износа, угара, тепловых ударов и др. Толщина напыленных слоев колеблется от 0,03 мм до нескольких миллиметров.
Напыление производят порошком или проволокой. Металлизацию проволокой производят независимой или зависимой дугой.
В качестве плазмообразующих газов применяют аргон, азот, аммиак, гелий и смеси аргона с водородом и другими газами, теплофизические свойства которых приведены в табл. Лучшим газом, защищающим вольфрамовый электрод, является инертный газ аргон.
Материалы для напыления. Напыляемые материалы изготовляют в виде порошка или проволоки.
2. Напыленные покрытия обладают следующими преимуществами:
высокой плотностью (даже при толщине слоя 0,03 мм водонепроницаемы); прочным сцеплением с основным материалом; гладкой поверхностью напыления, не требующей последующей механической обработки (шлифовки); сравнительно малым расходом напыляемого материала по сравнению с другими методами (наплавка, сварка и др.).
Преимущества плазменного напыления порошкообразными материалами (в сравнении с проволочными материалами) следующие: более однородная (без последующей обработки) и мелкая структура покрытия; возможность получения комбинированных покрытий и так называемых псевдосплавов смешением порошков из различных материалов; низкая стоимость.
Для плазменного напыления наиболее пригодны порошки сферической формы грануляцией 5 — 100 мкм.
3. Механическая обработка является завершающей операцией получения покрытий. Проблема механической обработки связана с особенностями микроструктуры, наличием возможных дефектов, сложным химическим составом, характерной высокой твердостью. Наличие большого количества легирующих добавок и мелкодисперсных упрочняющих фаз вызывает упругие деформации и заметное упрочнение покрытий при резании. Это ускоряет износ обрабатывающего инструмента, механические свойства которого соизмеримы со свойствами покрытий. Низкая теплопроводность металла покрытий также осложняет условия резания. В связи с этим обработку ведут на режимах, параметры которых значительно ниже общепринятых, иными словами, с заниженной производительностью, даже по сравнению с легированными сталями аналогичной твердости. При этом используют точение, шлифование, фрезерование, сверление и другие известные методы. Важно, чтобы изделие с покрытием при обработке не подвергалось значительным деформациям и нагрузкам, вызывающим растягивающие напряжения.
Тема 39. Композитные материалы. Дисперсно-упрочнённые композиты
Вопросы: