فرآیندهای اصلی برای پوشش سرامیکی فولاد H13 عمدتاً شامل پاشش پلاسما (APS)، پاشش شعله با سرعت بالا (HVOF) و رسوب فیزیکی بخار (PVD) است. هر یک از این سه روش از نظر اصول تجهیزات، پارامترهای فرآیند و سناریوهای قابل اجرا تاکید خاص خود را دارند، اما همگی به سه مرحله اصلی نیاز دارند: پیش تصفیه بستر، اسپری کردن/رسوب گذاری، و{3}}تصفیه پس از آن.
I. فرآیند کلی پیش تصفیه (به اشتراک گذاشته شده توسط همه فرآیندها)
صرف نظر از فناوری پوشش مورد استفاده، بستر فولادی H13 باید تحت عملیات پیش تصفیه دقیق قرار گیرد تا از استحکام اتصال اطمینان حاصل شود:
چربی زدایی و تمیز کردن: روغن سطح را با استفاده از استون یا تمیز کردن اولتراسونیک پاک کنید.
سندبلاست و زبری: سطح را با ساینده Al2O3 (60-80 مش) سندبلاست کنید تا زبری سطح (Ra بیشتر یا مساوی 3.2 میکرومتر) را بهبود بخشید و چسبندگی مکانیکی را افزایش دهید.
عملیات پیش گرمایش: قطعه کار را تا 150 تا 200 درجه حرارت دهید تا اختلاف تنش حرارتی در حین پاشش کاهش یابد.
II. توضیح مفصل سه فرآیند اصلی
1. اسپری پلاسما (APS)
از یک قوس پلاسمایی با دمای بالا-برای ذوب پودر سرامیکی و اسپری کردن آن با سرعت بالا روی سطح بستر استفاده میکند.
مراحل فرآیند:
1. تولید قوس پلاسما: یک گاز مخلوط Ar/N2/H2 توسط یک قوس الکتریکی یونیزه می شود تا یک جت پلاسما با دمای 15000 تا 20000 کلوین تشکیل شود.
2. تغذیه و ذوب پودر: پودر Al2O3، ZrO2 یا Al2O3-TiO2 وارد جت می شود و تا حالت مذاب یا نیمه مذاب گرم می شود.
3. رسوب سریع-: پودر با سرعت 200 تا 600 متر بر ثانیه بر روی بستر تأثیر میگذارد و به سرعت سرد میشود تا یک پوشش ایجاد کند.
4. پارامترهای کنترل: جریان 100-600 A، ولتاژ 30-80 V، نرخ تغذیه پودر 10-30 گرم در دقیقه
5. ویژگی ها: می توانید مواد مختلف سرامیکی را اسپری کنید. ضخامت پوشش 100-200 میکرومتر، تخلخل تقریباً 2-5٪.
6.-پاشش شعله با ولتاژ بالا (HVOF): دستیابی به رسوب پوشش متراکم با ایجاد جریان شعله مافوق صوت از طریق احتراق سوخت (مانند نفت سفید یا هیدروژن) و اکسیژن با فشار بالا.
2. مراحل فرآیند پاشش شعله با ولتاژ بالا (HVOF):
واکنش احتراق: سوخت و O2 به طور مداوم در محفظه احتراق می سوزند و شعله ای با دمای 2900-3000 درجه ایجاد می کنند.
شتاب گاز: گاز از طریق نازل لاوال منبسط می شود و جت مافوق صوت 1500-2000 متر بر ثانیه را تشکیل می دهد.
شتاب و رسوب پودر: پودر سرامیکی (مانند WC{0}}Co, Cr3C2-NiCr) تا حالت پلاستیکی گرم میشود و با سرعت بالا بر بستر ضربه میزند و یک پوشش چسبندگی- تشکیل میدهد.
پارامترهای معمولی: فاصله پاشش 150-300 میلی متر، استحکام اتصال پوشش می تواند به بیش از 70 مگاپاسکال برسد.
ویژگی ها: تخلخل<1%, high bonding strength, suitable for high wear resistance and fatigue resistance conditions.
3. رسوب بخار فیزیکی (PVD)
در یک محیط خلاء، ماده مورد نظر به صورت فیزیکی اتمیزه می شود و بر روی سطح بستر قرار می گیرد تا یک فیلم تشکیل شود.
مراحل فرآیند:
جاروبرقی: محفظه را تا بالاتر از 10-3 Pa تخلیه کنید تا از یک محیط تمیز اطمینان حاصل کنید.
تمیز کردن یون: گاز Ar را معرفی کنید و یک بایاس منفی برای تولید یون های آرگون اعمال کنید که سطح قطعه کار را بمباران می کنند و اکسیدها را فعال و حذف می کنند.
رسوب فیلم: از تبخیر قوس یا کندوپاش مگنترون برای تبخیر اهداف فلزی مانند Ti و Cr که با N2 واکنش می دهند و پوشش های سختی مانند TiN و CrN را تشکیل می دهند، استفاده کنید.
کنترل رسوب: دما 200-500 درجه، سرعت رسوب 0.1-1 میکرومتر در ساعت، ضخامت لایه معمولاً 2-5 میکرومتر.
ویژگی ها: پوشش متراکم و غیر متخلخل با پوشش سطحی بالا، مناسب برای قالب های دقیق و کاربردهای ضد چسبندگی-.
III. ارسال{1}}درمان و کنترل کیفیت
خنک کننده آهسته: پس از پاشش به آرامی تا دمای اتاق خنک شود تا از ترک خوردن استرس حرارتی جلوگیری شود.
اتمام سطح: برای اطمینان از دقت ابعاد، در صورت نیاز، سنگ زنی یا پرداخت.
روش های تست:
تست میکروسختی (HV)
تست چسبندگی (استاندارد ASTM C633)
تجزیه و تحلیل متالوگرافی و مشاهده SEM ساختار پوشش
