Phun phủ nhiệt là một quá trình cung cấp một bề mặt chức năng để bảo vệ và cải thiện hiệu suất của một bề mặt linh kiện, chi tiết với một hợp chất có tính hợp lý về kinh tế. Hầu hết các loại và dạng của vật liệu đều có thể được phun phủ nhiệt – đó là lý do phun nhiệt đã được sử dụng trên toàn thế giới để cung cấp bảo vệ chống ăn mòn, chống mài mòn, phục hồi và sửa chữa các chi tiết, và nhiều hơn nữa
Có rất nhiều loại quá trình phun phủ nhiệt, nhưng tất cả đều liên quan đến sự lắng đọng của các vật liệu kim loại hoặc phi kim loại chia nhỏ trong tình trạng nóng chảy hoặc bán nóng chảy trên một chất nền. Vật liệu nguyên liệu được đưa vào một khẩu súng, làm nóng các vật liệu đến một trạng thái dẻo hay nóng chảy và sau đó tăng tốc bằng khí nén vào một chất nền. Các hạt tấn công bề mặt, san bằng, và hình thành một lớp mỏng bám vào các hình dạng của bề mặt. Khi các hạt nóng chảy phun tác động đến bề mặt, nó nguội đi và tạo thành từng lớp mỏng bám vào bề mặt và bám vào nhau
Các biến số của quá trình phun phủ nhiệt là loại vật liệu phun, phương pháp gia nhiệt, và các phương pháp đẩy vật liệu vào bề mặt. Các vật liệu được sử dụng ở dạng bột, dây, thanh, hoặc dây
Phun phủ nhiệt cho bề mặt gối đỡ mềm cho phép nhúng các hạt mài mòn và cho phép biến dạng để đáp ứng việc canh chỉnh của bề mặt đỡ. Các bề mặt cần được bôi trơn đầy đủ và chi phí cần phải thấp vì nó bị mòn đi khi nó tiếp xúc với bề mặt cứng hơn. Một số lớp phủ này khá xốp với lợi thế là chúng là nơi chứa dầu bôi trơn. Phun phủ nhiệt cho bề mặt gối đỡ mềm thường được sử dụng bao gồm đồng nhôm, phosphor đồng, kim loại màu trắng hoặc Babbitt, và hợp chất nhôm đồng-polymer composite.
Ứng dụng: Phục hồi kích thước cho gối đỡ bạc đạn của các loại trục roto động cơ lớn, các loại trục khuỷu, trục cam trong động cơ..
Lớp phủ nhiệt cho bề mặt gối đỡ cứng thường rất cứng và chịu mài mòn cao. Vật liệu cứng được sử dụng khi nhúng các hạt mài mòn và không yêu cầu tự canh chỉnh, không cần bôi trơn. Bản chất vốn có của lớp phun phủ nhiệt cung cấp thêm các lợi ích cho vật liệu rèn hoặc đúc do độ xốp hoạt động như một hồ chứa chất bôi trơn và các chất tổng hợp bao gồm các oxit và sự hình thành lớp màng mỏng không định hình làm tăng khả năng chịu mòn. Một số lớp phủ có độ cứng vĩ mô (macrohardness) tương đối thấp so với các vật liệu rèn hoặc đúc, nhưng thể hiện khả năng chịu mòn được cải thiện. Phun phủ nhiệt được sử dụng cho các bề mặt đỡ cứng thường bao gồm lớp phủ gốm kim loại như cacbua vonfram-coban và crom cacbua-niken crom, gốm oxit như crom và oxit nhôm, molypden, và hợp kim cứng khác nhau của sắt, niken, crom hoặc cobalt.
Ứng dụng: Phun phủ phục hồi các loại bạc Babbitt.
Lớp phủ chống mài mòn
Lý tưởng nhất, các vật liệu cho các lớp phun phủ nhiệt kháng mài mòn nên có độ cứng vượt quá độ cứng của bề mặt tiếp xúc hoặc các hạt mài mòn. Các lớp phủ thường được sử dụng là lớp phủ gốm kim loại như cacbua vonfram-coban, crom cacbua-niken crom (đặc biệt đối với nhiệt độ cao trên 540°C), gốm oxit như crom oxit và nhôm, hợp kim trợ dung tự hợp nhất (NiCrSiB), và hợp kim cứng khác nhau của sắt, niken, crom hoặc cobalt. Lớp phủ kháng mòn do 2 chi tiết trượt lên nhau, xoay, va đập hay rung thường được phủ với lớp phủ cứng và ứng suất dư thấp.
Các lớp phun phủ nhiệt để kháng mòn, mỏi bề mặt thường được sử dụng bao gồm các lớp phủ gốm kim loại như cacbua vonfram-coban, crom cacbua / niken crom (đặc biệt đối với nhiệt độ cao trên 540 ° C), hợp kim fused self fluxing alloys – tự chảy tự hợp nhất (cho vi cấu trúc với mật độ cao, độ cứng lớp phủ cao, chịu mài mòn và ăn mòn cực tốt, kết dính bằng liên kết kim loại với nền, có thể được mài đến kích thước chính xác yêu cầu), hợp kim đồng nhôm; đồng, niken indi, và các hợp kim khác nhau của sắt, niken, crom hoặc cobalt.
Ứng dụng: Phun phủ lớp gốm crom oxit bảo vệ cách turbin trong các nhà máy điện, trong các chi tiết động cơ máy bay, vừa làm lớp cách nhiệt, vừa chống mài mòn, các trục vít máy nghiền, máy bơm v..v..
Lớp phủ chống xói mòn
Việc lựa chọn lớp phủ cho chống xói mòn phụ thuộc vào mức độ nghiêm trọng và loại xói mòn. Đối với sự tác động xói mòn rắn ở một góc nông của tác nhân xói mòn mà sự mòn tương tự như của mài mòn, lớp phủ độ cứng cao được yêu cầu. Với góc tác động xói mòn của hạt rắn ở gần, độ dẻo dai của lớp phủ trở nên quan trọng hơn. Với sự xâm thực và sự tác động chất lỏng thông thường, một lớp phủ tốt với bề mặt kháng mỏi là cần thiết. Lớp phun phủ nhiệt kháng xói mòn thường được sử dụng bao gồm các lớp phủ gốm kim loại như cacbua vonfram-coban, crom cacbua-niken crom (đặc biệt đối với nhiệt độ cao trên 540°C), hợp kim fused self fluxing alloys – tự chảy tự hợp nhất, hợp kim kim loại màu, đồng nhôm, monel, oxit gốm sứ như oxit crom và nhôm và hợp kim khác nhau của sắt, niken, crom hoặc cobalt.
Polymer PTFE là loại vật liệu có hệ số ma sát rất thấp và “không dính” với hầu hết các vật liệu. Các tính chất này đặc biệt rất hữu ích, nhưng các vật liệu này có chịu lực rất kém và chịu mài mòn rất kém. Lớp phủ kết hợp để cung cấp các hỗ trợ cơ tính, và chịu mài mòn sẽ là then chốt cho polymer, cung cấp một sự thỏa hiệp vô cùng hiệu quả.
Ứng dụng: Phun phủ hợp kim crom chống mài mòn trên các loại các bơm và guồng bơm mà dung dịch bơm có lẫn các tinh thể rắn.
Lớp phủ chống ăn mòn
Phun phủ nhiệt được sử dụng rộng rãi trong việc ngăn chặn sự ăn mòn của nhiều loại vật liệu, với những lợi ích bổ sung về các đặc tính như chịu mài mòn. Phun phủ nhiệt để bảo vệ chống ăn mòn rơi vào ba nhóm chính:
– Lớp phủ anốt
– Lớp phủ ca-tốt
– Lớp phủ trung tính
Lớp phủ anốt để bảo vệ sắt và các loại thép nhưng lại gần như hoàn toàn giới hạn với kẽm và nhôm hoặc hợp kim của chúng. Nơi lớp phủ anốt trên bề mặt được áp dụng, việc bảo vệ chống ăn mòn được gọi là bảo vệ ca-tốt hoặc bảo vệ hy sinh. Bề mặt được bảo vệ là cực âm và cực dương là lớp phủ bị ăn mòn. Quá trình Metallizing (bọc kim loại) là một quá trình tuyệt vời để bảo vệ sắt thép khỏi bị ăn mòn đến gần như bất kỳ mức độ mong muốn, với lớp phủ tuổi thọ lâu dài và chi phí thấp có thể cạnh tranh với lớp phủ hữu cơ như sơn. Lớp phủ nặng của kẽm hoặc nhôm có thể được áp dụng để đáp ứng các điều kiện ăn mòn nghiêm trọng nhất và cho tuổi thọ 15-50 năm mà không cần bất kỳ hoạt động bảo trì nào thêm. Nhôm đã cho thấy nó là kim loại hiệu quả nhất để bảo vệ thép trong kết cấu ngoài khơi
Lớp phủ ca-tốt bao gồm một lớp phủ kim loại làm ca-tốt đối với chất nền. Một lớp phủ hợp kim thép không gỉ hoặc niken sẽ là cực âm trên một lớp nền thép. Lớp phủ ca-tốt có thể cung cấp bảo vệ chống ăn mòn tuyệt vời. Có một sự lựa chọn rất rộng đặc biệt đối với vật liệu cơ bản thép từ thép không gỉ để vật liệu kỳ lạ hơn như tantali để phục vụ cho môi trường ăn mòn khắc nghiệt hơn.
Tuy nhiên, hạn chế của lớp phủ này là nó phải tạo ra một rào cản hoàn toàn cho bề mặt khỏi tác động của môi trường. Nếu bề mặt tiếp xúc với môi trường ăn mòn, các chất nền sẽ trở thành cực dương và sự ăn mòn sẽ được tăng tốc đáng kể dẫn đến sự phá vỡ của lớp phủ. Nói chung, việc làm kín các lớp phủ luôn luôn được khuyến khích. Quá trình phu phủ cung cấp các lớp phủ dày có mật độ dày nhất thường được ưa thích là HVOF, plasma và lớp phủ nóng chảy. Lớp phủ dày sẽ bảo vệ tốt hơn so với lớp phủ mỏng.
Vật liệu trung lập chẳng hạn như gốm oxit nhôm hoặc crom cung cấp khả năng chống ăn mòn tuyệt vời đối với môi trường bị ăn mòn nhất bằng cách loại trừ môi trường khỏi các chất nền. Nói chung, một vật liệu trung lập sẽ không đẩy nhanh tiến độ ăn mòn bề mặt ngay cả khi lớp phủ bị thấm, nhưng bất kỳ sự ăn mòn của bề mặt tiếp xúc với những lớp phủ cần được ngăn chặn để tránh cho sự tách lớp của lớp phủ. Một lần nữa, việc làm kín lớp phủ được khuyến khích (Díchtol là hợp chất thẩm thấu làm kín thường được dùng để bảo vệ lớp phủ nhiệt khỏi tác động của moi trường) . Lớp phủ mất độ cao nhất của lớp phủ plasma được dùng để hạn chế độ xốp dẫn đến tách lớp. Khi lớp nền là thép không gỉ, việc loại trừ oxy có thể gây ra ăn mòn ở đường kẽ, cần dùng lớp phủ nền niken crom.
Ứng dụng: Phun phủ lớp nhôm bảo vệ các kết cấu kim loại làm việc trong môi trường biển, phun lớp kẽm bảo vệ kết cấu kép trong môi trường khí quyển đạt hiệu quả chi phí rất cao. Phun phủ lớp thép không rỉ bảo vệ mặt trong các tank chứa hóa chất v..v…
Lớp phủ cho dụng cụ và khuôn
Chi phí khuôn và dụng cụ trong hoạt động gia công kim loại góp phần đáng kể vào tổng chi phí sản xuất. Mặc dù đầu tư cao, hiện tượng mòn dẫn đến sự hư hỏng đầu tiên của khuôn kim loại. Lớp phủ lắng chống mòn trên các bộ phận của khuôn làm tăng tuổi thọ khuôn. Một ví dụ là lớp phun phủ lắng và việc xử lý lớp phủ chrom carbide bằng nhiệt hồng ngoại cao. Các vật liệu phủ khác kéo dài tuổi thọ khuôn bao gồm vật liệu kim loại nhiệt độ cao có khả năng kháng mòn và kháng mỏi tốt; vật liệu chống oxy hóa được có mức độ chịu mài mòn cực tốt và vật liệu chống oxy hóa bảo vệ trong môi trường nhiệt cao nơi mà sự mài mòn và quá trình oxy hóa là yếu tố hạn chế.
Ứng dụng: Phun phủ lớp mỏng hợp kim cứng bằng công nghệ Plasma để bảo vệ bề mặt và tăng tuổi thọ khuôn đúc nhựa.
Phun phủ nhiệt để tái tạo bề mặt
Phun phủ nhiệt là một phương pháp công nghiệp được dùng để phục hồi, tái tạo các bề mặt kim loại. Những lợi ích là chi phí thấp hơn, cải thiện hiệu suất kỹ thuật, và / hoặc tuổi thọ chi tiết gia tăng. Ngoài những ứng dụng trên, phun phủ nhiệt được sử dụng để sửa chữa các bộ phận mòn và hư hỏng, và khôi phục lại kích thước cho bộ phận gia công.
Phun phủ nhiệt được sử dụng để khôi phục lại kích thước của các thành phần đã bị mài mòn hoặc bị ăn mòn, chẳng hạn như cuộn rulo trục in và bề mặt đỡ không tiêu chuẩn. Mặc dù phun lớp phủ nhiệt không tăng thêm cơ tính cho các chi tiết, đó là một cách nhanh chóng và kinh tế để khôi phục lại kích thước của các bộ phận. Hoạt động mài sau khi phun phủ thường là cần thiết để làm phẳng bề mặt của lớp phủ và để tạo lại kích thước cuối cùng và dung sai thích hợp cho nó. Phun phủ nhiệt phục hồi kích thước đang được sử dụng trong mọi ngành công nghiệp sản xuất để phục hồi các chi tiết.
Ứng dụng: Các trục lăn trục quấn trong ngành giấy, ngành thép, trục quấn.
Lớp phủ lưỡng cực
Hàng không vũ trụ, ô tô, và các ngành công nghiệp đóng gói điện tử sử dụng nhiều nhất lớp phủ lưỡng cực gốm. Lớp phủ lưỡng cực là một trong hai oxit nhôm nguyên chất hoặc một spinel. Trong cả hai trường hợp một lớp phủ mật độ rất cao có thể được tạo ra có khả năng chịu đựng hàng ngàn volt tùy thuộc vào độ dày lớp phủ.
Ứng dụng: Làm pin năng lượng điện hóa v..v..
Lớp phủ tách
Lớp phủ tách sử dụng một chất nền, được ngâm tẩm với một tác nhân tách hoặc Teflon hoặc silicone. Lớp phủ tách được sử dụng để cung cấp một thành phần với các đặc tính chống dính cũng như chịu mài mòn. Các thành phần sử dụng lớp phủ tách thường được sử dụng trong sản xuất các sản phẩm nhựa, keo dán, cao su, hoặc các sản phẩm thực phẩm.
Ứng dụng: Tạo lớp Nền chống trượt trên các con tàu biển vv…
Lớp phủ kéo được sử dụng trên trục của máy trong ngành công nghiệp in ấn và sản xuất giấy. Bởi vì lực kéo của lớp phủ phụ thuộc đáng kể vào mức độ nhám bề mặt của nó, gần như bất kỳ vật liệu nào cũng có thể được sử dụng để tạo ra một lớp phủ kéo. Tuy nhiên, trong hầu hết các ứng dụng mà một lớp phủ kéo là cần thiết thường có sự hiện diện của tác nhân mài mòn, do đó, các vật liệu phủ kéo phổ biến nhất là cacbua, thép không gỉ, hợp kim niken.
Nguồn: phunphunhiet
