Аппарат для напыления металла

Напыление металлов позволяет улучшить характеристики деталей, работающих в условиях, связанных сильным изнашиванием и механическими концентрированными нагрузками. Металлизация поверхностей повышает устойчивость и увеличивает срок службы. Кроме решения технических задач, напыление используется во время производства декоративных изделий, бижутерии, в пищевой, фармацевтической и химической промышленностях. Для напыления могут применяться различные металлы, конкретный выбор зависит от технического задания.

Химическое хромирование

Используется для обработки деталей со сложной геометрической формой, процесс основан на восстановлении хрома из растворов солей при помощи гипофосфита натрия. Осадок имеет серый цвет, блеск приобретается после полирования. Химическое хромирование протекает в ваннах с таким составом растворов.

Состав растворов для химического хромирования

  1. Фтористый хром, г — 17
  2. Хлористый хром, г — 1,2
  3. Лимоннокислый натрий, г — 8,5
  4. Гипофосфит натрия, г — 8,5
  5. Вода, л — 1
  6. Температура, °С — 70-87

Аппарат для напыления металла

Скорость процесса хромирования может достигать 2,5 мкм/ч, для изготовления ванн используется устойчивый пластик. Металлизация сопровождается выделением ядовитых химических соединений, растворы негативно влияют на кожу людей. Во время производства работ следует соблюдать правила техники безопасности, для очистки воздушной среды устанавливается принудительная вентиляция. Мощность вентиляции рассчитывается исходя из объема помещения или рабочей зоны с учетом минимальной кратности обмена.

На промышленных предприятиях монтируется вентиляция пластиковая, она позволяет выдерживать рекомендованные технологические параметры при минимальных финансовых потерях. Для промышленного хромирования химическим методом применяются специально разработанные растворы с улучшенными показателями.

Аппарат для напыления металла

Промышленные растворы для химического хромирования

При приготовлении растворов первым растворяется хлористый хром. Затем согласно схеме могут растворяться лимонно-кислый натрий и фтористый хром. Для ускорения химических процессов в состав добавляется щавелевая кислота. Ионы хрома образуют с ней химически активный ион, скорость покрытия возрастает до 7 мкм/ч и более. Процентное содержание ингредиентов корректируется технологами с учетом поставленных конечных задач по обработке деталей.

Для получения расчетного покрытия необходимо выполнять следующие требования:

  1. Качественная подготовка поверхностей. Детали очищаются механическим и химическим способами, при необходимости поверхности шлифуются.
  2. Оборудование должно обеспечивать максимальную автоматизацию процесса для исключения вредного влияния человеческого фактора.
  3. Постоянный контроль за состоянием раствора, фильтрование, поддержание заданной концентрации, своевременная замена катода.

Нарушение рекомендованной технологии может становиться причиной отслоений покрытий или образования глубоких раковин. Необходимость исправления дефектов приводит к значительному увеличению себестоимости производства.

Аппарат для напыления металла

Линия химического хромирования

Визуальный контроль химических процессов производится за счет определения количества выделяемого водорода, технологи рекомендуют для улучшения процесса одновременно покрывать детали из нескольких металлов. Слишком интенсивное выделение водорода может становиться причиной появления раковин, скорость процесса регулируется в каждом конкретном случае.

Газоплазменное напыление

Газоплазменное напыления позволяет получать чистое покрытие с высокими показателями адгезии. Процесс протекает при температурах до +50 000°С, скорость струи оставляет 500 м/с, температура поверхности обрабатываемой детали составляет не более +200°С.

Аппарат для напыления металла

Газоплазменное напыление металлов

Шероховатость поверхности напыляемых деталей до 60 Rz, зона обдува должна на 2–5 мм превышать номинальный размер напыляемого участка. Для работы используются порошки одной фракции по размерам, необрабатываемые участки детали закрываются специальными экранами. Перед процессом поверхность деталей предварительно прогревается до рабочих технологических температур.

Аппарат для напыления металла

Режимы работы оборудования при газоплазменном напылении

Аппарат для напыления металла

Аппарат для напыления металла

Схема оборудования для напыления

Оборудование для порошкового напыления состоит из подвода газа (1), катода плазмотрона (2), корпуса катода (3), теплоизолятора (4), корпуса анода (5), порошкового питателя (6), подвода газа-носителя (7), плазменной дуги (8) и источника питания (9).

Газоплазменное напыление допускает финишную обработку покрытий для улучшения характеристик деталей, в таком случае толщина покрытия должна учитывать механическую шлифовку.

Напыление в вакууме

Перенос напыляемых металлов выполняется при разрежении 10 -2 Па, напыление может быть катодным, магнетронным или ионно-плазменным. Вакуум увеличивает прочность сцепления поверхностей. Оборудование для технологии может быть многокамерным или многопозиционным однокамерным. Первые линии состоят из нескольких установок, в каждой из которых выполняется определенное напыление металлов, агрегаты между собой соединены технологическими линиями для транспортировки деталей. Многопозиционные имеют несколько отдельных постов для напыления в одном объеме. Вакуумное напыление производится по следующим этапам:

  1. Создание вакуума заданной глубины. Мощные компрессоры откачивают воздух из камеры, металлизация контролируется автоматическими приборами.
  2. Распыление покрывающего материала. В зависимости от особенностей процесса напыление металлов может выполняться несколькими способами.
  3. Транспортировка деталей в зависимости от их состояния.
Читать также:  Таблица резьб метрических для токарей

Аппарат для напыления металла

Установка вакуумного напыления

Технологические определения Вакуумное напыление – сложный технологический процесс, зависящий от нескольких параметров:

  1. Критическая температурная точка напыления. Выше этого значения весь объем направляемых частиц отражается от поверхности детали, напыление металлов приостанавливается. Параметр зависит от металла детали, состояния ее рабочей поверхности и свойств напыляемых материалов.
  2. Критическая плотность давления. Минимальная плотность, при которой осадочная пленка адсорбируется и становится неспособной принимать атомы металла, напыление прекращается. Контроль критической плотности в установках выполняется непрерывно, при необходимости параметры условий корректируются. В зависимости от состава пленки могут быть моно- или поликристаллическими и аморфными.

Для повышения производительности вакуумное оборудование комплектуется механизмами автоматизированной транспортировки деталей в камеру и из нее, экранами и манипуляторами, заслонками и прочими механизмами. Напыление осуществляется в полуавтоматическом режиме.

Использование вакуумного оборудования позволяет получать напыление металлов с максимальным коэффициентом адгезии, увеличивается скорость протекания процесса, покрытия отличаются повышенной твердостью и химической устойчивостью. Недостаток – высокая энергоемкость процесса. Кроме того, вакуумное напыление не рекомендуется использовать для деталей со сложным профилем поверхностей.

Аппарат для напыления металла

Основные элементы технологии ДИМЕТ

Аппарат для напыления металла

Технология нанесения покрытий включает в себя нагрев сжатого газа (воздуха), подачу его в сверхзвуковое сопло и формирование в этом сопле сверхзвукового воздушного потока, подачу в этот поток порошкового материала, ускорение этого материала в сопле сверхзвуковым потоком воздуха и направление его на поверхность обрабатываемого изделия.

В качестве порошковых материалов используются порошки металлов, сплавов или их механические смеси с керамическими порошками. При этом путем изменения режимов работы оборудования можно либо проводить эрозионную обработку поверхности изделия, либо наносить металлические покрытия требуемых составов. Изменением режимов можно также менять пористость и толщину напыляемого покрытия.

Особенности технологии ДИМЕТ

В наиболее распространенных газотермических методах нанесения покрытий для формирования покрытий из потока частиц необходимо, чтобы падающие на подложку частицы имели высокую температуру, обычно выше температуры плавления материала.

В газодинамической технологии напыления (которую на практике удобно называть "наращиванием" металла), это условие не является обязательным, что и обуславливает ее уникальность. В данном случае с твердой подложкой взаимодействуют частицы, находящиеся в нерасплавленном состоянии, но обладающие очень высокой скоростью. Ускорение частиц до нужных скоростей осуществляется сверхзвуковым воздушным потоком с помощью разработанных в ОЦПН оригинальных установок серии ДИМЕТ®, не имеющих аналогов в традиционных методах нанесения покрытий.

Способ формирования металлических покрытий оборудованием ДИМЕТ® – в газодинамическом методе, т.е. закрепление твердых металлических частиц, обладающих большой кинетической энергией, на поверхность подложки в процессе высокоскоростного удара.

Привлекательность технологии нанесения металла на поверхность деталей и изделий газодинамическим методом состоит в том, что оборудование и создаваемые с его помощью покрытия свободны от большинства недостатков, присущих другим методам нанесения металлических покрытий, и обладают рядом технологических, экономических и экологических преимуществ.

Аппарат для напыления металла

Достоинства технологии ДИМЕТ

Газодинамический метод нанесения металлических покрытий обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными методами. Эти преимущества состоят в следующем:

  • покрытие наносится в воздушной атмосфере при нормальном давлении, при любых значениях температуры и влажности атмосферного воздуха;
  • при нанесении покрытий оказывается незначительное тепловое воздействие на покрываемое изделие;
  • технология нанесения покрытий экологически безопасна (отсутствуют высокие температуры, опасные газы и излучения, нет химически агрессивных отходов, требующих специальной нейтрализации);
  • не требуется подогрев покрываемого изделия;
  • при отсутствии на подложках пластовой ржавчины или окалины на металлическом изделии не требуется тщательной подготовки поверхности (при воздействии высокоскоростного потока частиц происходит очистка поверхности от технических загрязнений, масел, красок и активация кристаллической решетки материала изделия);
  • поток напыляемых частиц является узконаправленным и имеет небольшое поперечное сечение. Это позволяет, в отличие от традиционных газотермических методов напыления, наносить покрытия на локальные (с четкими границами) участки поверхности изделий;
  • возможно нанесение многокомпонентных покрытий с переменным содержанием компонентов по его толщине;
  • оборудование отличается компактностью, мобильностью, технически доступно практически для любого промышленного предприятия, может встраиваться в автоматизированные линии, не требует высококвалифицированного персонала для своей эксплуатации;
  • путем простой смены технологического режима оборудование позволяет проводить микроэрозионную (струйно-абразивную) обработку поверхностей для последующего нанесения покрытий или достижения декоративного эффекта;
  • возможно нанесение различных типов покрытий с помощью одной установки;
  • возможно использование оборудования в полевых условиях.
Читать также:  Номинальный диаметр резьбы винта

Широкий спектр областей применения и высокие эксплуатационные качества различных покрытий были неоднократно подтверждены как в лабораторных условиях, так и в условиях практической эксплуатации покрытий. Некоторые из задач по нанесению покрытий, которые решаются с помощью оборудования ДИМЕТ®, являются уникальными. Решение таких задач другими способами и с применением другого оборудования оказывается практически невозможным.

Состав покрытий

В качестве порошковых материалов используются порошки металлов, сплавов или их механические смеси с керамическими порошками. При этом путем изменения режимов работы оборудования можно либо проводить эрозионную обработку поверхности изделия, либо наносить металлические покрытия требуемых составов. Изменением режимов можно также менять пористость и толщину напыляемого покрытия.

Основные свойства покрытий:

  • высокая адгезия (30-100 МПа);
  • высокая когезия (30-100 МПа);
  • однородность покрытий;
  • низкая пористость (1-3%);
  • плотное соединение покрытия с защищаемой основой без зазоров и полостей, с надежным электрогальваническим контактом покрытия и основы;
  • шероховатость поверхности покрытий составляет Rz = 20-40 и обеспечивает высокую прочность закрепления на них лакокрасочных материалов;
  • толщина может быть любой и обеспечивается технологическим режимом нанесения;
  • покрытия могут обрабатываться всеми известными способами мехобработки;
  • при специальной термообработке некоторые покрытия могут приобретать дополнительные или новые свойства;
  • покрытия могут наноситься на поверхности изделий из любых металлов, а также керамики и стекла.

Типы покрытий

К настоящему времени разработаны несколько типов покрытий на основе алюминия, меди, цинка, никеля:

  • антикоррозионные покрытия;
  • покрытия с низкой газопроницаемостью (герметизирующие);
  • композитные покрытия из смеси металлов и керамики для восстановления формы и размеров деталей;
  • электропроводящие покрытия;
  • покрытия со специальными свойствами.

Структура покрытий

Структура покрытий представляет собой однородный металлический слой (в случае чисто металлических покрытий, создаваемых из одного металла) или металлический слой, структурированный частицами другого металла или керамики.

Рабочее место и требования безопасности

Для обеспечения пылезащиты персонала и окружающей среды при работе с оборудованием ДИМЕТ в закрытых помещениях необходима организация рабочего места с отсосом запыленного воздуха из рабочей зоны, где производится напыление покрытий, и последующей его очисткой. Примерная схема организации рабочего места представлена на рисунке.

Пылезащитная камера должна обеспечивать возможность размещения в ней обрабатываемых изделий при условии доступа к нему соплом напылительного блока. Персонал должен быть защищен индивидуальными средствами пылезащиты (очки, респиратор).

Фильтр должен обеспечивать очистку запыленного воздуха от пыли (не вошедшего в покрытие порошка).

Вытяжной вентилятор должен обеспечивать эффективный отсос запыленного воздуха из системы "пылезащитная камера – фильтр – воздуховоды". Производительность вентилятора, нагруженного на фильтр, должна быть не менее 2 куб.м/мин.

В качестве системы пылеочистки могут использоваться как готовые промышленные пылесосы с достаточной степенью фильтрации воздуха и производительностью, так и специально изготовленные устройства, которые могут включать циклоны, фильтры тонкой очистки и вытяжные вентиляторы.

Технология установок «Димет» позволяет наносить высококачественное металлическое покрытие практически на любые поверхности. Оборудование Обнинского центра порошкового напыления принесло разработчику мировую славу и в данный момент не имеет аналогов не только в России, но за рубежом (Германия, Япония, США). В чем секрет?

Купить аппарат газодинамического напыления «Димет» стоит уже потому, что принцип его работы основан на инновационной технологии напыления микрочастиц металлов с помощью сжатых газов под низким давлением (Low Pressure Cold Spray). Скорость газа в соплах уникальных агрегатов превышает звуковую, в результате чего микрочастицы порошка металла напыляются на поверхность обрабатываемого изделия под высоким давлением. Ударяясь о поверхность, они прочно привариваются к ней и образуют крепкий, долговечный и идеально ровный металлический слой.

Читать также:  Синтетический каучук доклад по химии 10 класс

Несколько рабочих режимов установок позволяют обрабатывать различные поверхности, наносить разные по химическому составу покрытия, регулировать степень пористости, толщину и плотность, а также предотвратить эрозию.

Обрабатываемые с помощью агрегатов поверхности различны: от современного пластика и традиционного металла до шпонированных и деревянных покрытий, хрупкой керамики и легкого акрила, включая каленое и триплексное стекло, акрил, пластик, хрусталь и керамику.

Цена оборудования для газодинамического напыления вполне доступна, если учесть, что с его помощью можно создавать следующие виды покрытий:

  • Антикоррозионное;
  • Герметичное с газонепроницаемыми качествами;
  • Электропроводящее;
  • Композитное (с примесью керамических частиц);
  • Специальное (с определенными характеристиками).

Где применяется?

За счет небольших размеров установок «Димет» и отсутствия особых требований к условиям применения использовать аппарат можно практически повсеместно:

  • на предприятиях самого разного формата: от микропроизводств до крупных промышленных цехов;
  • в помещениях, под открытым небом, в полевых условиях.

Купить оборудование для газодинамического напыления металла «Димет» можно и с целью применения на нескольких объектах. Этому способствует мобильность и компактность установки, а также возможность создания одним агрегатом разных типов металлизации с различной плотностью и пористостью.

Оборудование для газодинамического напыления «Димет» целесообразно купить для выполнения следующих работ:

  • Защита от коррозии;
  • Подготовка изделия для пайки за счет нанесения дополнительного слоя металла;
  • Герметизация емкостей для хранения, транспортировки, эксплуатации веществ в жидком и газообразном состоянии;
  • Восстановление геометрии и объема деталей;
  • Нанесение электропроводящих покрытий;
  • Широкий перечень авторемонтных работ;
  • Специальное применение (герметизация сварных швов в криогенной технике, покрытие инструмента для предотвращения искрения, восстановление деталей и узлов газоперекачивающих агрегатов, повышение теплоизлучения нержавейки, предотвращение схватывания резьбовых соединений, декорирование и дизайн).

На чем основана технология газодинамического напыления металлов?

Открытый еще в конце ХХ века газодинамический эффект получил широкое практическое применение только с появлением уникальной технологии газодинамического напыления металлов «Димет».

Технологически процесс нанесения металла с помощью установки «Димет» можно представить поэтапно:

  • Нагревание смеси на основе сжатых газов, абсолютно безвредных и нетоксичных;
  • Подача горячего сжатого газа в сопло установки;
  • Образование здесь потока воздуха, движущегося по своей оси со сверхзвуковой скоростью;
  • Равномерная дозированная подача частиц порошка наносимого металла (сплава) с одновременным ускорением работы оборудования;
  • Узконаправленное напыление частиц металлического порошка и потока воздуха на локальный участок обрабатываемой поверхности.

С какими материалами работает оборудование «Димет»?

Установка одинаково качественно напыляет такие металлы, как свинец, олово, цинк, медь, никель, алюминий и их сплавы. Это недорогие материалы, что лишний раз подтверждает, что по цене газодинамическое напыление с помощью отечественной разработки более чем доступно.

Для использования в установке металлы и сплавы измельчают до порошкообразного состояния и добавляют частицы керамики. Частицы корунда – инертные частицы оксида алюминия – позволяют качественно очищать поверхности перед напылением. А также делают нанесенный слой:

  • Однородным;
  • Высокоадгезивным (от 30 до 100Мпа);
  • Содержит не более 3% пор;
  • Максимально плотным;
  • Электропроводящим;
  • Гладким;
  • Пригодным для обработки любых механическим способом;
  • Пригодным для высокотемпературной обработки;
  • Подходящим для нанесения на любую поверхность;
  • Нужной толщины.

Почему большинство отдает предпочтение газодинамическому напылению?

  • Дешевизна. Цена на аппарат для напыления металла «Димет» – пожалуй, самая большая трата. Потому что расход и стоимость наносимых металлов (с учетом долговечности установки и количества рабочих циклов) минимальны.
  • Удобство и практичность. Металлический слой наносится без ущерба для обрабатываемого изделия, которое практически не нагревается, не окисляется, не происходит выгорание легирующих сплавов и коробления.
  • Полностью безвредно для человека и окружающей среды, так как в процессе эксплуатации не образует токсичных соединений.
  • Не требует создания определенных условий для эксплуатации.

Эти преимущества делают агрегаты «Димет» удобными, практичными и очень эффективными в использовании.

Оцените статью
Добавить комментарий

Adblock detector