Plasma sprøjtning

Plasmasprøjtning er processen med at påføre en belægning på overfladen af ​​et produkt ved hjælp af en plasmastråle .

Essensen af ​​plasmasprøjtning er, at et sprøjtet materiale føres ind i en højtemperatur plasmastråle, som opvarmes, smeltes og ledes til substratet i form af en to-faset strømning. Under stød og deformation interagerer partikler med overfladen af ​​basen eller det sprøjtede materiale, og belægningen dannes. Plasmasprøjtning er en af ​​mulighederne for termisk sprøjtning .

En elektrisk lysbue er gratis, hvis dens udvikling i rummet ikke er begrænset. Den komprimerede lysbue er placeret i smalle kanaler og blæses af stråler af gasser eller dampe. Særligt kraftige plasmastrømme nær den komprimerede bue. Komprimerede buer er grundlaget for en bueplasmabrænder - en enhed til opnåelse af "lavtemperatur" plasma. Fysisk forskning i skabelsen af ​​plasmatroner begyndte i begyndelsen af ​​det 20. århundrede, og den mest omfattende forskning i slutningen af ​​50'erne og begyndelsen af ​​60'erne. I 1922 opnåede Gerdien og Lotz en komprimeret lysbue stabiliseret af en vandhvirvel. I 1951, i en bueudledning stabiliseret af en vandhvirvel, lykkedes det Burhorn, Mecker og Peters at opnå en temperatur på 50.000 °C, og i 1954 opnåede Peters et anlæg til at opnå en komprimeret lysbue ved højt vanddamptryk. supersonisk plasmajetudstrømningshastighed på 6.500 m/s ved en temperatur på 8000 K (1,6 M ).

I midten af ​​halvtredserne offentliggjorde virksomheden Gianini arbejde om konstruktionen af ​​en gasplasmabrænder med en ringformet anode.

I slutningen af ​​50'erne blev de første bueplasmabrændere skabt, og i begyndelsen af ​​60'erne plasmasprøjter. På grund af deres alsidighed (temperaturen af ​​plasmastrålen sikrede smeltning af ethvert materiale), har plasmaforstøvere indtaget en betydelig plads i gasturbiner og fortrængt gasflammemetoder.

Plasmabehandling gjorde det muligt at hærde overfladen af ​​strukturelle materialer. Plasmasprøjtning - for at skabe nye kompositmaterialer og belægninger, der ikke kan opnås ved andre metoder. Plasmasprøjtning er især udbredt til påføring af pulvere af oxider af forskellige metaller.

Metoder og historie for deres skabelse

• Atmosfærisk plasmasprøjtning  Atmosfærisk plasmasprøjtning (APS) patenteret af Giannini og Ducati i 1960, Gage i 1962. Baseret på brugen af ​​Guerdien Plasma Generator opfundet i 1922.
• Vakuum plasmasprøjtning  Vakuumplasmasprøjtning (VPS) eller lavtryksplasmasprøjtning (LPPS) Opfindelsesprioritet givet til Plasmadyne-medarbejder Mulberger, i 1973
• Plasmasprøjtning i en  kontrolleret atmosfære Controlled-atmosphere plasma spraying (CAPS) Mash, Stetson og Hauck i 1961 var de første til at rapportere plasmasprøjtning i et kammer fyldt med en inert gas. Denne teknik blev kaldt Inert Plasma Spraying (IPS). En anden måde at isolere plasmastrålen fra den omgivende atmosfære blev opfundet af Okada og Maruo i 1968 og blev kaldt Shrouded Plasma Spraying (SPS). Ved denne metode blev beskyttelsesgassen tilført fra en dyse fastgjort til plasmabrænderens anode tæt på substratet, hvilket gjorde det muligt at fjerne plasmagassen.

Stadier

Plasmaprocessen består af tre hovedfaser:

1. generering af plasmastråler;
2. indføring af det sprøjtede materiale i plasmastrålen, dets opvarmning og acceleration;
3. interaktion mellem plasmastrålen og smeltede partikler med basen.

Funktioner

Slidbestandige, antifriktions- , varmebestandige , korrosionsbestandige og andre belægninger påføres ved plasmasprøjtning .

Sputtering ved hjælp af lavtemperaturplasma giver dig mulighed for:

• påfør belægninger på pladematerialer, på store strukturer, produkter af kompleks form;
• dække produkter fra en lang række materialer, herunder materialer, der ikke tåler varmebehandling i en ovn (glas, porcelæn, træ, stof);
• sikre ensartet dækning både over et stort område og i begrænsede områder af store produkter;
• øge størrelsen af ​​delen betydeligt (gendannelse og reparation af slidte dele). Med denne metode er det muligt at påføre lag med en tykkelse på flere millimeter;
• let at mekanisere og automatisere sprøjteprocessen;
• brug forskellige materialer: metaller, legeringer, oxider, carbider , nitrider, borider, plast og deres forskellige kombinationer; påfør dem i flere lag, opnå belægninger med specielle egenskaber;
• praktisk talt undgå deformation af basen, hvorpå sprøjtning udføres;
• at sikre høj produktivitet af belægning med relativt lav arbejdsintensitet;
• forbedre kvaliteten af ​​belægninger. De er mere ensartede, stabile, høj densitet og med god vedhæftning til overfladen af ​​delen.

For første gang dukkede hårdmetalskær belagt med titaniumcarbid (TiC) op på verdensmarkedet i 1969. Til dato har mere end 50 % af alle hårdmetalskær produceret af vestlige virksomheder belægninger baseret på forbindelser som titaniumcarbid TiC, titaniumnitrid TiN, oxid aluminium Al2O3 osv. I den hjemlige industri er plasmasprøjteinstallationer som "Bulat", "UVM", "Start", som gør det muligt at påføre et- og flerlagsbelægninger på værktøjet, meget udbredt. [en]

Se også

• Plasma
• Plasma svejsning
• Puzryakov Anatoly Filippovich

Links

• Plasmateknologi // Hjemmeside "Encyclopedia of Physics and Technology"

Litteratur

• • Sosnin N. A., Ermakov S. A., Topolyansky P. A.  Plasmateknologier. Vejledning for ingeniører. Den Polytekniske Universitets forlag. St. Petersborg: 2013. - 406 s.
  • Danilin B.S. Brugen af ​​lavtemperaturplasma til aflejring af tynde film. — M .: Energoatomizdat, 1989. — 328 s.
  • Popov VF, Gorin Yu. N. Processer og installationer af elektron-ion-teknologi. - M . : Højere. skole, 1988. - 255 s. — ISBN 5-06-001480-0 .
  • Vinogradov M.I., Maishev Yu.P. Vakuumprocesser og udstyr til ion- og elektronstråleteknologi. - M . : Mashinostroenie, 1989. - 56 s. - ISBN 5-217-00726-5 .
  • Lærebog "Teoretisk grundlag for plasmasprøjteteknologi". godtgørelse, 2003 Puzryakov A.F.
  • Dostanko A.P. , Grushetsky S.V. , Kiselevsky L.I., Pikul M.I., Shiripov V.Ya. Plasmametallisering i vakuum. - Mn. : Videnskab og teknologi, 1983. - 279 s.