Какие условия следует учитывать при выборе процесса термического напыления?
2025-09-08
Для получения покрытия, соответствующего требованиям к деталям, необходимо всесторонне рассмотреть состав, эксплуатационные характеристики, технологические характеристики, эксплуатационные характеристики покрытия и условия применения различных напыляемых материалов в сочетании с условиями эксплуатации деталей, чтобы определить подходящий напыляемый материал и тщательно выбрать метод термического напыления.
Принципы выбора методов термического напыления следующие:
Существует множество методов термического напыления, но каждый из них имеет свои преимущества и ограничения. Различные подходы к выбору методов термического напыления приведут к разным результатам. Например, при использовании метода высокоскоростного газопламенного напыления (HVOF) для напыления металлов, сплавов и металлокерамических материалов можно получать высококачественные покрытия с высокой прочностью сцепления (>70 МПа), высокой плотностью (пористостью <1%) и низким содержанием оксидов. Однако этот процесс также имеет недостатки, такие как высокая скорость работы, большой подвод тепла к подложке и невозможность напыления оксидной керамики (Примечание: некоторые системы могут напылять легкоплавкую керамику, такую как Al₂O₂ и Al₂O₂-TiO₂, например, сверхзвуковое газопламенное напыление HV2000). Поэтому при выборе процесса термического напыления следует провести специальный анализ, исходя из конкретных потребностей. В следующем анализе рассматриваются четыре аспекта: характеристики покрытия, тип напыляемого материала, экономичность покрытия и строительство на месте.
1. При выборе на основе характеристик покрытия обычно учитываются следующие факторы:
(1) Для покрытий с низкими требованиями к характеристикам, без особых экологических требований и с температурой плавления напыляемого материала ниже 2500 ℃ можно выбрать газопламенное напыление с ацетиленовой кислотой, которое просто в эксплуатации и имеет меньшие затраты. Примерами служат стандартный размерный ремонт деталей и текущая защита поверхности.
(2) Для дорогостоящих или критически важных компонентов с высокими требованиями к характеристикам покрытия и жёсткими условиями эксплуатации можно использовать плазменное напыление. По сравнению с ацетилено-кислородным напылением, плазменное напыление характеризуется более высокой температурой пламени, более полным расплавлением, не окисляется, обеспечивает более высокую прочность сцепления покрытия и меньшую пористость.
(3) Если покрытие требует высокой прочности сцепления и крайне низкой пористости, для металлических или металлокерамических покрытий можно использовать высокоскоростное газопламенное напыление (HVOF); для оксидно-керамических покрытий можно использовать высокоскоростное плазменное напыление (например, плазменное напыление PlazJet). При напылении легко окисляющихся металлов или металлокерамики следует выбирать процесс напыления в контролируемой атмосфере или при низком давлении, например, для покрытий Ti, B4C и других.
2. При выборе покрытий в зависимости от типа напыляемого материала следует руководствоваться следующими основными принципами:
(1) Для напыления металлов или сплавов предпочтительным является дуговое напыление.
(2) Для напыления керамических материалов, особенно оксидной керамики, а также карбидной и нитридной керамики с температурой плавления более 3000 °C, следует выбирать плазменное напыление.
(3) Для напыления карбидных покрытий, особенно карбидных покрытий WC-Co и Cr3C2-NiCr, можно использовать высокоскоростное газопламенное напыление, что обеспечивает получение покрытий с хорошими общими характеристиками.
(4) Для напыления биологических покрытий рекомендуется напыление в контролируемой атмосфере или плазме низкого давления.
3. При выборе покрытий с учетом экономической эффективности по возможности следует использовать дуговое напыление.
При условии, что стоимость сырья для напыления различается не сильно, среди всех процессов термического напыления дуговое напыление имеет относительно низкую себестоимость процесса, при этом этот процесс отличается высокой эффективностью напыления, высокой прочностью сцепления покрытия с подложкой и пригодностью для строительства на месте.
