14.5. Материалы для напыления

Для напыления используют проволоку и порошки. При восста­новлении стальных и чугунных деталей напылением наиболее час­то применяют стальную проволоку диаметром 0,8...3,0 мм с со­держанием углерода 0,3...0,8%. Для увеличения износостойкости концентрация углерода должна быть выше.

Для противокоррозионных покрытий используют цинковую, алюминиевую и стальную проволоки (ст. 10Х18Н10Т).

Проволоки из алюминиевой бронзы применяют для получения ан­тифрикционных покрытий ответственных подшипников скольжения.

Для создания различных составов покрытий наиболее технологи­чно использовать при газотермическом напылении порошковые материалы.

Порошки должны иметь сферическую форму, хорошую сыпу­честь и легко подаваться питателем в плазмотрон. Размер частиц 25... 150 мкм. Более мелкие частицы не имеют достаточную кине­матическую энергию, чтобы при ударе образовать прочную связь с обрабатываемой поверхностью. Более крупные (более 150 мкм) не успевают прогреться, что также не способствует образованию проч­ной связи с подложкой.

Так как порошки гигроскопичны (интенсивно поглощают вла­гу), их следует хранить в герметичной таре или металлические по­рошки перед нанесением прокаливать при 150...200°С, а керами­ческие — при 600...800°С.

Основными характеристиками, определяющими качество по­рошка для напыления, являются текучесть, минимальный и мак­симальный размеры частиц, их форма и склонность адгезии (сли­панию и комкованию), стабильность гранулометрического и химического составов. Для получения износостойких покрытий мо­гут применяться следующие группы порошков:

порошки из самофлюсующихся сплавов на никелевой, никель-хромовой и кобальтовой основах, которые широко применяются для газопламенного напыления с последующим оплавлением покрытий. Они придают комплекс ценных эксплуатационных свойств: износо­стойкость, эрозионную и коррозионную стойкость, удовлетворите­льно противостоят высокотемпературному окислению. Недостатки — высокая стоимость, дефицит основных компонентов сплавов;

порошки из металлических сплавов;

порошки из карбидов и оксидов металла. Тугоплавкие соедине­ния применяются, в основном, с подслоем из металлических по­рошков. Только детонационное напыление позволяет наносить ра­бочие слои некоторых покрытий без подслоев;

механические смеси порошков. Смеси на основе вышеперечис­ленных групп порошков находят все большее применение для га­зотермического напыления благодаря простоте и невысокой сто­имости их приготовления. Однако использование механических смесей порошков имеет существенные недостатки, главным из которых является сегрегация (расслоение) компонентов при сме­шивании, транспортировании из дозирующих устройств в струю, а также в процессе напыления. Сегрегация компонентов смесей приводит к неравномерности структуры покрытия, увеличению пористости, снижению прочности и ухудшению эксплуатацион­ных характеристик покрытия. Механические смеси не поддаются стандартизации, поэтому их составы, как правило, подбирают опытным путем. Особых способов приготовления такие смеси не требуют. Они могут перемешиваться на любом оборудовании или спекаться с последующим дроблением;

композиционные порошки представляют собой интегрирован­ные комплексы исходных компонентов (металл, керамика, пласт­масса) в каждой порошковой частице.

Классифицировать эти порошки можно по типу строения час­тиц, характеру поведения компонентов при напылении и по ме­тодам получения и назначения.

По типу строения различают плакированные и конгломерат­ные частицы (рис. 14.9).

Плакированная частица (рис. 14.9, а) представляет собой ис­ходную частицу (ядро) одного из материалов, на поверхности ко­торой расположен один или несколько слоев других материалов.

Частица композиционного порошка конгломератного типа сфор­мирована из множества исходных частиц нескольких материалов. У гетеродисперсных конгломератных частиц (рис. 14.9, в) между дисперсностью компонентов существует большая разница и части­цы одного из них служат основой (ядром). На ее поверхности разме­щаются частицы остальных компонентов. В этом случае отношение диаметра частиц основы к диаметру частиц остальных компонентов составляет 10:20. Гимодисперсные конгломератные частицы (рис. 14.9, б) формируются из различных исходных компонентов с частицами, близкими по размеру (отношение диаметров обычно 1:3).

Рис. 14.9. Конструкция композитных порошков:

а — плакированная частица; б — гимодисперсные конгломе­ратные частицы; в — гетеродисперсные конгломератные час­тицы; г,д,е — структуры смешанного типа

Комбинация этих основных типов позволяет получить ряд струк­тур смешанного типа (рис. 14.9, г, д, е).

По характеру поведения при напылении композиционные порош­ки делятся на реагирующие при нагреве и термонейтральные. В первом случае получение покрытия совмещено с синтезом новых ве­ществ, и его состав резко отличается от исходного состава частиц. Во втором случае существенного изменения состава в процессе на­пыления не происходит.