Классификация технологий термического напыления
2025-09-27
В зависимости от используемого источника тепла технология термического напыления подразделяется на плазменное, газопламенное и дуговое напыление. Различные технологии термического напыления обладают различными характеристиками и областями применения.
1. Технология плазменного напыления
Температура плазменного пламени может достигать более 10 000 °C, что обеспечивает плавление практически любых твердых материалов. Технология плазменного напыления использует плазменное пламя в качестве источника тепла и имеет очень широкий спектр применения: плазменное напыление позволяет наносить покрытия на любые материалы с определенной температурой плавления.
С точки зрения эксплуатационных характеристик, механические свойства плазменных покрытий в основном определяются силой сцепления между плоскими частицами покрытия. Для улучшения силы сцепления необходимо повысить температуру напыляемых частиц. В настоящее время используются два метода. Один из них, который разрабатывается уже давно, заключается в увеличении мощности плазменной дуги. Это повышает как температуру плазменного пламени, так и скорость напыляемых частиц по отношению к подложке. Чем быстрее напыляемые частицы, тем выше их кинетическая энергия. При соприкосновении частиц с поверхностью подложки эта кинетическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию, что позволяет частицам более полно расплавляться, тем самым улучшая прочность связи между ними. Другой подход заключается в снижении скорости плазменной струи, что даёт распыляемым частицам достаточно времени для полного нагрева в ней. Эта концепция появилась относительно недавно, и её реализация, в первую очередь, заключается в увеличении диаметра отверстия сопла и снижении компрессионного эффекта плазменной дуги, что позволяет снизить скорость плазменной струи. Экспериментальные результаты показывают, что как увеличение мощности плазменной дуги, так и снижение скорости плазменной струи являются эффективными способами повышения прочности связи между частицами.
2. Технология газопламенного напыления
Среди методов газопламенного напыления наиболее широко используются взрывное напыление и высокотемпературное газопламенное напыление. Оба метода имеют общую характеристику: высокую скорость пламени. Высокая скорость пламени способствует повышению прочности сцепления покрытия с подложкой. При сверхзвуковом газопламенном напылении скорость пламени может достигать более 1500 м/с. При попадании в пламя напыляемые частицы нагреваются, расплавляются и разгоняются до 300–500 м/с, распыляясь с высокой скоростью на поверхность подложки, что позволяет получить высококачественное покрытие с высокой прочностью сцепления и плотностью.
3. Технология дугового напыления
Нитевидный материал подключается к положительному и отрицательному полюсам источника питания. Концы нитевидного материала сближаются, создавая высокотемпературную дугу, которая мгновенно плавит нитевидный материал. Капли расплавленного материала затем выбрасываются с высокой скоростью рабочим газом, в то время как нитевидный материал одновременно подается с постоянной скоростью для его восполнения. Капли расплавленного материала достигают поверхности подложки и охлаждаются, образуя напыленное покрытие.
Преимуществом технологии дугового напыления является ее низкая стоимость. С одной стороны, обеспечивая высокую прочность сцепления, дуговое напыление не предъявляет высоких требований к температуре детали и характеристикам подложки. С другой стороны, дуговое напыление является энергосберегающим, и стоимость потребляемой энергии (электричества) значительно ниже, чем при плазменном и газопламенном напылении. Таким образом, в целом, стоимость дугового напыления составляет всего от 1/3 до 1/10 стоимости плазменного и газопламенного напыления.
