газотермическое напыление бронзы

Когда говорят про газотермическое напыление бронзы, многие сразу думают про декоративные слои или ремонт втулок. Но на практике всё сложнее — состав порошка, режимы, подготовка поверхности. Часто сталкиваюсь с тем, что люди берут первый попавшийся бронзовый порошок, а потом удивляются, почему покрытие отслаивается или быстро стирается. Сам через это проходил, пока не начал вникать в детали.

Что на самом деле важно в выборе порошка

Не всякая бронза подходит для напыления. Если брать обычные литейные марки — будут проблемы с адгезией и пористостью. Опытным путём пришёл к тому, что лучше работают порошки на основе оловянных или алюминиевых бронз, специально предназначенные для газотермического напыления. Например, БрА5 или БрО10. Но и тут есть нюанс — фракция. Слишком мелкий порошок может не долететь до детали, слишком крупный — даст шероховатое покрытие. Оптимально где-то 40–80 микрон, но это зависит от оборудования.

Однажды заказали партию порошка, на упаковке написано ?для газотермического напыления?. Начали работать — покрытие ложится неровно, с включениями. Стали разбираться — оказалось, производитель сэкономил на газоатмосфере при производстве порошка, частицы окислились. Пришлось менять поставщика. Сейчас в основном беру материалы у проверенных компаний, которые специализируются именно на термических покрытиях. Кстати, если нужна консультация по порошкам, можно посмотреть, что предлагает ООО Чжэнчжоу Лицзя Термического Напыления Оборудования — у них на сайте https://www.lijiacoating.ru есть раздел по материалам, они как раз профессионально занимаются и исследованиями, и разработкой оборудования для напыления.

Ещё момент — влажность порошка. Казалось бы, мелочь. Но если порошок хранился в сыром помещении, в процессе напыления будут выбросы и нестабильная подача. Поэтому перед загрузкой в питатель обязательно просушиваю часа два при 80–90 градусах. Это простое правило, но многие им пренебрегают, особенно в срочных заказах.

Оборудование и режимы — где кроются ошибки

Большинство проблем с качеством покрытия — от неправильно выбранных режимов. Даже на хорошем оборудовании можно получить брак, если не чувствовать процесс. Для напыления бронзы чаще всего использую плазменный метод или высокоскоростное газопламенное напыление (HVOF). Плазма даёт более плотное покрытие, но требует точного контроля температуры — бронза легко перегревается.

Помню случай, когда напыляли бронзу на стальной вал для судового насоса. Режимы взяли из старой записи для аналогичной детали. В итоге покрытие получилось с микротрещинами. Причина — не учли, что вал был предварительно нагрет от предыдущей операции. Пришлось снимать покрытие и делать всё заново, с контролем температуры детали на каждом этапе. Теперь всегда меряю пирометром не только факел, но и саму заготовку.

Важный параметр — расстояние от сопла до поверхности. Для бронзы обычно 120–150 мм, но это не догма. Если деталь сложной формы, приходится постоянно менять дистанцию, двигаться по траектории, чтобы избежать перегрева на выступах и недогрева в углублениях. Это уже ручная работа, автоматика здесь плохой помощник. На сайте ООО Чжэнчжоу Лицзя видел описания установок с ручным управлением — для таких задач они подходят лучше всего, потому что позволяют оператору чувствовать процесс.

И да, состояние оборудования. Сопла, каналы подачи порошка — всё должно быть чистым. Забитое сопло меняет форму факела, и покрытие ложится неравномерно. Раз в смену обязательно продуваю систему. Это базовое правило, но на практике, когда график плотный, его часто забывают.

Подготовка поверхности — то, что решает всё

Можно идеально подобрать порошок и режимы, но если поверхность подготовлена плохо — покрытие отлетит при первой же нагрузке. Для бронзы особенно критична чистота и шероховатость. Пескоструйная обработка абразивом средней фракции — обязательно. Но не просто ?побрызгать?, а добиться равномерной матовости по всей площади.

Частая ошибка — использовать старый, загрязнённый абразив. Частицы песка забиваются в микронеровности, и потом порошок бронзы на них не сцепляется. Сам сейчас использую только электрокорунд, и меняю его регулярно. Да, дороже, но переделывать работу — ещё дороже.

После пескоструйки — никаких пальцев на поверхности. Даже небольшое пятно жира с рук ухудшит адгезию. Поэтому сразу после очистки — на напыление. Если деталь большая и её нельзя сразу обработать, приходится закрывать поверхность чистой бумагой, но это не лучший вариант. Лучше планировать работу так, чтобы между подготовкой и напылением проходило не больше часа.

Иногда требуется нанесение подслоя. Например, при напылении бронзы на алюминий или титан. Здесь уже без никель-алюминиевого связующего слоя не обойтись. Но это отдельная большая тема, про которую стоит поговорить в другом разделе.

Контроль качества — не только толщина

Многие заказчики смотрят только на толщину покрытия и внешний вид. Но для газотермического напыления бронзы этого мало. Обязательно проверяю адгезию методом отрыва (по ГОСТ или ISO). Бывало, что визуально всё идеально, а при испытании покрытие отходит кусками. Причина обычно в скрытых окислах или неправильной подготовке.

Ещё один важный параметр — твёрдость. Бронзовое покрытие не должно быть слишком мягким, иначе оно быстро износится. Но и чрезмерная твёрдость говорит о перегреве и хрупкости. Оптимально — где-то 120–180 HV, в зависимости от марки бронзы. Замеряю микротвёрдомером в нескольких точках, особенно на краях детали, где возможны отклонения.

Пористость — тоже критичный момент. Для антифрикционных покрытий небольшая пористость даже полезна — она удерживает смазку. Но если поры сквозные, это путь для коррозии. Контролирую микрошлифами под микроскопом. Если вижу, что пористость выше нормы, пересматриваю параметры напыления — чаще всего помогает увеличить скорость подачи порошка или уменьшить расстояние.

И конечно, финишная обработка. Бронзовое покрытие после напыления часто требует шлифовки или даже полировки, особенно если это трущиеся поверхности. Но здесь важно не снять лишнего. Обычно оставляю припуск 0,1–0,2 мм на финишную обработку. Шлифовать нужно осторожно, без перегрева, иначе покрытие может отслоиться от основы.

Практические кейсы и выводы

Вспоминается один заказ — восстановление посадочных мест под подшипники в чугунном корпусе редуктора. Материал — алюминиевая бронза. Сложность была в том, что корпус большой, массивный, и равномерно прогреть его сложно. Пришлось разбить поверхность на секторы и каждый обрабатывать отдельно, с паузами для остывания. Работали вдвоём — один напыляет, второй контролирует температуру пирометром. Результат получился хороший, покрытие держится уже больше трёх лет, по обратной связи от клиента.

Были и неудачи. Пытались как-то напылить бронзу на нержавейку без подслоя для пищевого оборудования. Заказчик хотел сэкономить. В итоге покрытие через месяц начало отслаиваться от вибраций. Пришлось снимать, делать никелевый подслой и наносить заново. С тех пор всегда настаиваю на технологической карте, даже если клиент говорит ?и так сойдёт?.

Если обобщить, то газотермическое напыление бронзы — это не просто ?попшикать и готово?. Здесь нужен опыт, понимание материалов и процессов, и главное — внимание к деталям, которые в теории кажутся мелочами. Оборудование, конечно, важно — надёжный аппарат экономит время и нервы. Когда выбирал себе установку, долго сравнивал, смотрел, в том числе, и на решения от ООО Чжэнчжоу Лицзя Термического Напыления Оборудования. Они как раз предлагают оборудование, разработанное с учётом таких практических нюансов, что видно по конструктиву. В конце концов, в нашей работе результат на 90% зависит от того, кто стоит у горелки, и на 10% от того, что у него в руках. Но эти 10% тоже должны быть правильными.