Структура и свойства покрытия из нержавеющей стали, напыленной на Сталь 3 и оплавленной электронным пучком
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
мер защиты на металл;
б) комплексное воздействие мер защиты на агрессивную среду [3].
.3.2 Плазменный метод нанесения покрытий
В последние годы наряду с традиционными технологиями упрочнения и защиты от коррозии поверхностей металлов закалкой и наплавкой токами высокой частоты, химико-термической обработкой и другими способами все активнее используются высококонцентрированные источники нагрева: плазменная струя, лазерный луч, электронный и ионный пучки [12-14]. Их внедрение позволяет резко сократить энергозатраты, интенсифицировать процессы упрочнения, уменьшить коробление деталей, исключить необходимость использования различных сред и при этом полностью автоматизировать процесс.
Нанесение на Ст3 плазменной струей нержавеющей стали проводилось, прежде всего, для защиты Ст3 от коррозии, а также для увеличения основных свойств образца. Для модифицирования поверхности образца мы использовали метод плазменно-детонационного напыления, так как воздействие плазмой сочетает в себе не только легирование, но и термическую и механическую обработку.
Плазменное напыление - прогрессивный технологический процесс нанесения покрытий. При плазменном напылений материал покрытия в виде порошка или проволоки вводится в плазменную струю, где он интенсивно нагревается и плавится, распыляется и при взаимодействии с поверхностью обрабатываемой детали образует покрытие.
Плазменные покрытия характеризуются слоистой арочной структурой, которая возникает вследствие сильной деформации и очень быстрой кристаллизации напыляемых частиц. Слоистость придает покрытиям эластичность, и повышает их термостойкость в условиях термоциклических нагрузок. Свойства напыленного покрытия отличаются от свойств этого же материала как в спеченном, так и в литом состоянии. Плазменные покрытия имеют определенную пористость, которая в зависимости от материала и условий напыления может колебаться в пределах 2 - 15%. Используя специальные методы и режимы напыления, можно получать покрытия пористостью 30 - 40%.
Свойства плазменных покрытий определяются физико-химическими процессами, происходящими в частицах при напылении, и процессами, протекающими между подложкой и частицами, а также самими частицами в покрытии при их деформации и затвердевании [15].
Плазмой можно наносить покрытия практически из всех материалов. Вследствие высокой температуры и энергии плазмы ее применение эффективно для нанесения покрытий из тугоплавких материалов. Тугоплавкие материалы имеют высокую энергию связи в кристаллической решетке, обладают большой прочностью, твердостью, стойкостью в различных средах и при высоких температурах. Поэтому во многих отраслях промышленности с целью повышения рабочих характеристик и эффективности работы изделий различного назначения применяют покрытия из тугоплавких материалов.
Наиболее просто получить плазменные однокомпонентные покрытия из металлов и окислов. Для нанесения покрытий из карбидов, боридов, нитридов и других соединений необходимы специальные режимы и условия напыления, позволяющие сохранить их химический состав.
Плазменным напылением можно также наносить сложные многокомпонентные покрытия, состав и свойства которых изменяются в соответствии с заданной программой по длине и толщине слоя. Для получения таких покрытий применяют смеси порошков, гранулированные материалы, а также плазменные установки, оснащенные несколькими питателями. В состав гранул входят все необходимые для образования многокомпонентного покрытия вещества.
Толщина покрытий может изменяться от 30 мкм до нескольких миллиметров. Покрытия большой толщины для повышения термопрочности иногда армируют дискретными или непрерывными проволоками или волокнами [13].
Плазменным напылением не только наносят покрытия, но и изготовляют детали. Это известный корковый метод. Применяя специальные режимы напыления, на технологическую оправку послойно наносят покрытия практически любой толщины в соответствии с формой и размерами будущей детали. Затем модель растворяют или выплавляют, а заготовку детали, полученную напылением, спекают или пропитывают металлом. Преимущества этого процесса по сравнению с методами порошковой металлургии заключаются в том, что можно получать изделия практически любой формы и размеров, в том числе с внутренними полостями сложной конфигурации, а также применять тугоплавкие материалы, такие как вольфрам, двуокись циркония и т.п. Традиционно использование плазменного напыления для изготовления сопл ракетных двигателей из вольфрама, обтекателей радиолокационных антенн из окиси алюминия, тиглей из вольфрама и окислов для плавления различных материалов.
Широкие технологические возможности плазменного напыления обусловили использование его в различных областях промышленности и машиностроения [15], таких как: строительство, электроника, радио- и приборостроение, текстильное и прочее машиностроение, нефтяная и угольная промышленность, транспорт, металлургия, энергетика, в том числе атомная, авиация, ракетная и космическая техника.
Для многих отраслей машиностроения наиболее прогрессивными технологическими процессами, позволяющими повышать надежность, долговечность и качество выпускаемых машин, являются газотермическое и термическое напыления.
Выбор метода плазменного напыления зависит от условий работы изделия и применяемого покрытия.
Но, несмотря на огромные возможности этого метода, покрыти