Pulverización de plasma
La pulverización de plasma es el proceso de aplicar un recubrimiento a la superficie de un producto utilizando un chorro de plasma .
La esencia del rociado de plasma es que un material rociado se introduce en un chorro de plasma de alta temperatura, que se calienta, se funde y se dirige al sustrato en forma de flujo de dos fases. Durante el impacto y la deformación, las partículas interactúan con la superficie de la base o el material rociado y se forma el recubrimiento. La proyección de plasma es una de las opciones para la proyección térmica .
Un arco eléctrico es libre si su desarrollo en el espacio no está limitado. El arco comprimido se coloca en canales estrechos y es soplado por chorros de gases o vapores. Flujos de plasma especialmente potentes cerca del arco comprimido. Los arcos comprimidos son la base de una antorcha de plasma de arco, un dispositivo para obtener plasma de "baja temperatura". La investigación física sobre la creación de plasmatrones comenzó a principios del siglo XX, y la investigación más extensa a finales de los años 50 y principios de los 60. En 1922 Gerdien y Lotz obtuvieron un arco comprimido estabilizado por un vórtice de agua. En 1951, en una descarga de arco estabilizada por un vórtice de agua, Burhorn, Mecker y Peters consiguieron obtener una temperatura de 50.000 °C, y en 1954, en una instalación para obtener un arco comprimido a alta presión de vapor de agua, Peters obtuvo una velocidad de salida del chorro de plasma supersónico de 6500 m/s a una temperatura de 8000 K (1,6 M ).
A mediados de los años cincuenta, la empresa Gianini publicó un trabajo sobre la construcción de una antorcha de plasma de gas con ánodo anular.
A finales de los años 50 se crearon las primeras antorchas de plasma de arco y, a principios de los 60, los pulverizadores de plasma. Debido a su versatilidad (la temperatura del chorro de plasma aseguraba la fusión de cualquier material), los atomizadores de plasma han ocupado un lugar importante en las turbinas de gas, desplazando a los métodos de llama de gas.
El tratamiento con plasma permitió endurecer la superficie de los materiales estructurales. Pulverización de plasma: para crear nuevos materiales compuestos y revestimientos que no se pueden obtener por otros métodos. La pulverización de plasma se usa especialmente para aplicar polvos de óxidos de varios metales.
Métodos e historia de su creación
- Pulverización de plasma atmosférico Pulverización de plasma atmosférico (APS) patentado por Giannini y Ducati en 1960, Gage en 1962. Basado en el uso del generador de plasma Guerdien inventado en 1922.
- Pulverización de plasma al vacío Pulverización de plasma al vacío (VPS) o pulverización de plasma a baja presión (LPPS) Prioridad de invención otorgada al empleado de Plasmadyne Mulberger, en 1973
- Pulverización de plasma en atmósfera controlada Pulverización de plasma en atmósfera controlada (CAPS) Mash, Stetson y Hauck en 1961 fueron los primeros en informar sobre la pulverización de plasma en una cámara llena de un gas inerte. Esta técnica se denominó Inert Plasma Spraying (IPS). Okada y Maruo inventaron otra forma de aislar el chorro de plasma de la atmósfera circundante en 1968 y se denominó pulverización de plasma envuelto (SPS). En este método, el gas de protección se suministró desde una boquilla unida al ánodo de la antorcha de plasma, cerca del sustrato, lo que permitió eliminar el gas de plasma.
Etapas
El proceso de plasma consta de tres etapas principales:
- generación de chorro de plasma;
- introducción del material proyectado en el chorro de plasma, su calentamiento y aceleración;
- interacción del chorro de plasma y partículas fundidas con la base.
Características
Los recubrimientos resistentes al desgaste, antifricción , resistentes al calor , resistentes a la corrosión y otros
se aplican mediante pulverización de plasma .
La pulverización catódica con plasma de baja temperatura le permite:
- aplicar recubrimientos sobre materiales laminares, sobre grandes estructuras, productos de forma compleja;
- cubrir productos de una amplia variedad de materiales, incluidos materiales que no toleran el tratamiento térmico en un horno (vidrio, porcelana, madera, tela);
- asegurar una cobertura uniforme tanto en un área grande como en áreas limitadas de productos grandes;
- aumentar significativamente el tamaño de la pieza (recuperación y reparación de piezas desgastadas). Con este método es posible aplicar capas con un espesor de varios milímetros;
- fácil de mecanizar y automatizar el proceso de pulverización;
- utilizar diversos materiales: metales, aleaciones, óxidos, carburos , nitruros, boruros, plásticos y sus diversas combinaciones; aplicarlos en varias capas, obteniendo recubrimientos con características especiales;
- evitar prácticamente la deformación de la base sobre la que se realiza la pulverización;
- asegurar una alta productividad de recubrimiento con una intensidad de trabajo relativamente baja;
- mejorar la calidad de los revestimientos. Son más uniformes, estables, de alta densidad y con buena adherencia a la superficie de la pieza.
Por primera vez, los insertos de carburo recubiertos con carburos de titanio (TiC) aparecieron en el mercado mundial en 1969. Hasta la fecha, más del 50% de todos los insertos de carburo producidos por empresas occidentales tienen recubrimientos basados en compuestos como carburo de titanio TiC, nitruro de titanio TiN, óxido de aluminio Al2O3, etc. En la industria nacional, se utilizan ampliamente las instalaciones de proyección de plasma como "Bulat", "UVM", "Start", que permiten aplicar recubrimientos de una y varias capas a la herramienta. [una]
Véase también
Enlaces
Literatura
- Sosnin N. A., Ermakov S. A., Topolyansky P. A. Tecnologías de plasma. Guía para ingenieros. Editorial de la Universidad Politécnica. San Petersburgo: 2013. - 406 p.
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- Libro de texto "Fundamentos teóricos de la tecnología de pulverización de plasma". subsidio, 2003 Puzryakov A.F.
- Dostanko AP , Grushetsky S.V. , Kiselevsky L.I., Pikul M.I., Shiripov V.Ya. Metalización por plasma en vacío. - Mn. : Ciencia y tecnología, 1983. - 279 p.