Plazmový nástřik

Plazmové stříkání je proces nanášení povlaku na povrch výrobku pomocí plazmového paprsku .

Podstata plazmového nástřiku spočívá v tom, že stříkaný materiál je přiváděn do vysokoteplotního plazmového paprsku, který je ohříván, taven a směrován na substrát ve formě dvoufázového proudu. Při nárazu a deformaci dochází k interakci částic s povrchem podkladu nebo stříkaného materiálu a vzniká povlak. Plazmový nástřik je jednou z možností žárového nástřiku .

Elektrický oblouk je volný, pokud jeho vývoj v prostoru není omezen. Stlačený oblouk je umístěn v úzkých kanálech a je vyfukován proudy plynů nebo par. Obzvláště silné proudy plazmy v blízkosti stlačeného oblouku. Stlačené oblouky jsou základem obloukového plazmového hořáku – zařízení pro získávání „nízkoteplotního“ plazmatu. Fyzikální výzkum tvorby plazmatronů začal na počátku 20. století a nejrozsáhlejší výzkum koncem 50. a začátkem 60. let. V roce 1922 Gerdien a Lotz získali stlačený oblouk stabilizovaný vodním vírem. V roce 1951 se v obloukovém výboji stabilizovaném vodním vírem podařilo Burhornovi, Meckerovi a Petersovi získat teplotu 50 000 °C a v roce 1954 v zařízení pro získání stlačeného oblouku při vysokém tlaku vodní páry získal Peters rychlost výstupu nadzvukového plazmového paprsku 6500 m/s při teplotě 8000 K (1,6 M ).

V polovině padesátých let zveřejnila firma Gianini práce na konstrukci plynového plazmového hořáku s prstencovou anodou.

Koncem 50. let vznikly první obloukové plazmové hořáky a na počátku 60. let plazmové rozprašovače. Plazmové atomizéry zaujaly díky své univerzálnosti (teplota plazmového paprsku tavení jakýchkoliv materiálů) významné místo v plynových turbínách, které vytlačují metody plynového plamene.

Plazmová úprava umožnila vytvrzení povrchu konstrukčních materiálů. Plazmové stříkání – k vytvoření nových kompozitních materiálů a povlaků, které nelze získat jinými metodami. Plazmové stříkání je zvláště široce používáno pro nanášení prášků oxidů různých kovů.

Metody a historie jejich vzniku

• Atmosférický plazmový nástřik  Atmospheric plasma spraying (APS) patentovaný Giannini a Ducati v roce 1960, Gage v roce 1962. Na základě použití Guerdien Plasma Generator vynalezeného v roce 1922.
• Vakuové plazmové stříkání  Vakuové plazmové stříkání (VPS) nebo nízkotlaké plazmové stříkání (LPPS) Priorita vynálezu udělená zaměstnanci Plasmadyne Mulbergerovi v roce 1973
• Plazmové stříkání v  řízené atmosféře Plazmové stříkání v kontrolované atmosféře (CAPS) Mash, Stetson a Hauck v roce 1961 jako první ohlásili plazmové stříkání v komoře naplněné inertním plynem. Tato technika se nazývala inertní plazmové rozprašování (IPS). Další způsob, jak izolovat plazmový paprsek od okolní atmosféry, vynalezli Okada a Maruo v roce 1968 a byl nazván Shrouded Plasma Spraying (SPS). Při této metodě byl ochranný plyn přiváděn z trysky připojené k anodě plazmového hořáku v blízkosti substrátu, což umožnilo odstranit plazmový plyn.

Etapy

Plazmový proces se skládá ze tří hlavních fází:

1. generace plazmových trysek;
2. zavedení stříkaného materiálu do plazmového paprsku, jeho ohřev a urychlení;
3. interakce plazmového paprsku a roztavených částic se základnou.

Funkce

Nátěry odolné proti opotřebení, proti tření , žáruvzdorné , korozivzdorné a další nátěry se nanášejí plazmovým nástřikem .

Naprašování pomocí nízkoteplotní plazmy umožňuje:

• nanášet nátěry na plošné materiály, na velké konstrukce, výrobky složitého tvaru;
• pokrýt výrobky z široké škály materiálů, včetně materiálů, které nesnášejí tepelné zpracování v peci (sklo, porcelán, dřevo, tkanina);
• zajistit jednotné pokrytí jak na velké ploše, tak na omezených plochách velkých výrobků;
• výrazně zvětšit velikost dílu (obnovení a oprava opotřebovaných dílů). Touto metodou je možné nanášet vrstvy o tloušťce několika milimetrů;
• snadná mechanizace a automatizace procesu stříkání;
• používat různé materiály: kovy, slitiny, oxidy, karbidy , nitridy, boridy, plasty a jejich různé kombinace; naneste je v několika vrstvách, čímž získáte povlaky se speciálními vlastnostmi;
• prakticky zabránit deformaci základny, na které se provádí nástřik;
• zajistit vysokou produktivitu povlakování s relativně nízkou pracností;
• zlepšit kvalitu nátěrů. Jsou rovnoměrnější, stabilnější, mají vysokou hustotu a mají dobrou přilnavost k povrchu součásti.

Poprvé se karbidové břitové destičky potažené karbidy titanu (TiC) objevily na světovém trhu v roce 1969. K dnešnímu dni má více než 50 % všech karbidových břitových destiček vyráběných západními společnostmi povlaky na bázi sloučenin, jako je karbid titanu TiC, nitrid titanu TiN, oxid hliník Al2O3 atd. V domácím průmyslu jsou široce používány plazmové stříkací instalace jako "Bulat", "UVM", "Start", které umožňují nanášení jedno- a vícevrstvých povlaků na nástroj. [jeden]

Viz také

• Plazma
• Plazmové svařování
• Puzryakov Anatolij Filippovič

Odkazy

• Plazmová technologie // Web "Encyklopedie fyziky a technologie"

Literatura

• • Sosnin N. A., Ermakov S. A., Topolyansky P. A.  Plazmové technologie. Průvodce pro inženýry. Vydavatelství Vysoké školy polytechnické. Petrohrad: 2013. - 406 s.
  • Danilin B.S. Využití nízkoteplotního plazmatu pro depozici tenkých vrstev. — M .: Energoatomizdat, 1989. — 328 s.
  • Popov VF, Gorin Yu. N. Procesy a instalace elektron-iontové technologie. - M .: Vyšší. škola, 1988. - 255 s. — ISBN 5-06-001480-0 .
  • Vinogradov M.I., Maishev Yu.P. Vakuové procesy a zařízení pro technologii iontového a elektronového svazku. - M .: Mashinostroenie, 1989. - 56 s. - ISBN 5-217-00726-5 .
  • Učebnice "Teoretické základy technologie plazmového nástřiku". příspěvek, 2003 Puzryakov A.F.
  • Dostanko A.P. , Grushetsky S.V. , Kiselevsky L.I., Pikul M.I., Shiripov V.Ya. Plazmová metalizace ve vakuu. - Mn. : Věda a technika, 1983. - 279 s.