Основните процеси за H13 стоманено керамично покритие включват главно плазмено пръскане (APS), високо-скоростно пламъчно пръскане (HVOF) и физическо отлагане на пари (PVD). Всеки от тези три метода има свой собствен акцент по отношение на принципите на оборудването, параметрите на процеса и приложимите сценарии, но всички изискват три основни етапа: предварителна обработка на субстрата, пръскане/отлагане и последваща-обработка.
I. Общ процес на предварителна обработка (споделен от всички процеси)
Независимо от използваната технология на покритие, основата от стомана H13 трябва да бъде подложена на строга предварителна обработка, за да се осигури здравина на свързване:
Обезмасляване и почистване: Отстранете повърхностното масло с ацетон или ултразвуково почистване.
Пясъкоструене и грапавост: Пясъкоструйте повърхността с абразив Al₂O₃ (60–80 mesh), за да подобрите грапавостта на повърхността (Ra по-голяма или равна на 3,2 μm) и да подобрите механичната адхезия.
Обработка с предварително нагряване: Загрейте детайла до 150–200 градуса, за да намалите разликите в топлинния стрес по време на пръскане.
II. Подробно обяснение на три основни процеса
1. Плазмено пръскане (APS)
Използва високо{0}}температурна плазмена дъга, за да разтопи керамичен прах и да го напръска с висока скорост върху повърхността на субстрата.
Стъпки на процеса:
1. Генериране на плазмена дъга: Смесен газ Ar/N₂/H₂ се йонизира от електрическа дъга, за да образува плазмена струя с температури до 15 000–20 000 K.
2. Подаване и топене на прах: Al₂O₃, ZrO₂ или Al2O₃-TiO₂ прах се подава в струята и се нагрява до разтопено или полу-разтопено състояние.
3. Високо{1}}скоростно отлагане: Прахът удря субстрата със скорост от 200–600 m/s и бързо се охлажда, за да образува покритие.
4. Контролни параметри: ток 100–600 A, напрежение 30–80 V, скорост на подаване на прах 10–30 g/min
5. Характеристики: Може да пръска различни керамични материали; дебелина на покритието 100–200 μm, порьозност приблизително 2–5%.
6. Високо{1}}пламъчно пръскане (HVOF): Постигане на плътно отлагане на покритие чрез генериране на свръхзвуков пламък чрез изгаряне на горива (като керосин или водород) и кислород под високо-налягане.
2. Стъпки на процеса на-пламъчно пръскане с високо напрежение (HVOF):
Реакция на горене: Горивото и O₂ горят непрекъснато в горивната камера, произвеждайки пламък с висока -температура от 2900–3000 градуса.
Газово ускорение: Газът се разширява през дюза на Лавал, образувайки свръхзвукова струя от 1500–2000 m/s.
Ускоряване и отлагане на прах: Керамичният прах (като WC-Co, Cr₃C₂-NiCr) се нагрява до пластично състояние и въздейства върху субстрата с висока скорост, образувайки покритие с висока-адхезия.
Типични параметри: Разстояние на пръскане 150–300 mm, якостта на свързване на покритието може да достигне над 70 MPa.
Характеристики: Порьозност<1%, high bonding strength, suitable for high wear resistance and fatigue resistance conditions.
3. Физическо отлагане на пари (PVD)
Във вакуумна среда целевият материал се атомизира физически и се отлага върху повърхността на субстрата, за да образува филм.
Стъпки на процеса:
Вакуумиране: Вакуумирайте камерата до над 10⁻³ Pa, за да осигурите чиста среда.
Почистване с йони: Въведете газ Ar и приложете отрицателно отклонение, за да генерирате аргонови йони, които бомбардират повърхността на детайла, активирайки и премахвайки оксидите.
Отлагане на филм: Използвайте дъгово изпаряване или магнетронно разпрашване, за да изпарите метални цели като Ti и Cr, които реагират с N₂, за да образуват твърди покрития като TiN и CrN.
Контрол на отлагането: Температура 200–500 градуса, скорост на отлагане 0,1–1 μm/h, дебелина на филма обикновено 2–5 μm.
Характеристики: Плътно, непо{0}}поресто покритие с високо покритие на повърхността, подходящо за прецизни форми и приложения против-адхезия.
III. До-обработка и качествен контрол
Бавно охлаждане: Бавно охладете до стайна температура след пръскане, за да избегнете напукване от термичен стрес.
Повърхностна обработка: шлайфане или полиране, ако е необходимо, за да се осигури точност на размерите.
Методи за тестване:
Тест за микротвърдост (HV)
Тест за адхезия (стандарт ASTM C633)
Металографски анализ и SEM наблюдение на структурата на покритието
