Металлизация напылением

Вредное воздействие влаги на стальные элементы уже давно является проблемой для инженеров и проектировщиков различных типов сооружений и зданий. Ведь некоторые их части зачастую располагаются под поверхностью воды или же они целиком построены в зоне особо влажных и неблагоприятных погодных условий.

Для предотвращения негативного воздействия таких факторов применяются различные виды антикоррозионной защиты. Одним из самых современных методов защиты стальных элементов от коррозии, предлагаемых и используемых профессиональными компаниями, является металлизация напылением.

Что такое напылительная металлизация

Напылительная металлизация, как метод защиты стальных элементов от вредного воздействия влаги, предполагает нанесение на защищаемый материал специального антикоррозионного покрытия, которое обеспечит эффективную и надежную защиту от коррозии на длительное время.

Интересно, что в России интерес к методу напыления в качестве антикоррозионной защиты возник с 1923 года, а в Европе еще раньше. Как видите, этот метод имеет долгую историю и претерпел множество изменений, став одним из самых современных и эффективных методов защиты от коррозии.

Чтобы лучше понять принцип работы напылительной металлизации, стоит вернуться в историю. Человеком, который изобрел этот метод, был швейцарец Макс Ульрих Шуп. Именно он в 1909 году запатентовал первую технологию сварки послойно, которую сегодня мы называем газопламенным напылением. Идея, видимо, возникла в результате тщательного наблюдения за окрестностями.

Шуп обратил внимание на стену-пулеуловитель спортивного стрельбища под Парижем, где интенсивно стреляли свинцовыми пулями. Он заметил, что пули сильно деформируются при ударе о стену и застревают в ее неровностях, а при попадании в пулю, ранее застрявшую в стене, соединяются с ней и не могут быть разделены впоследствии.

То, что наблюдал Шуп, прекрасно иллюстрирует основной принцип металлизации напылением. Этот процесс включает  напыление металла, предварительно нагретого до точки плавления, например цинка, на защищаемый материал. Полученное покрытие является однородным и равномерно прилегает к защищаемой структуре.

Виды напылительной металлизации

Напылительная металлизация подразделяется в зависимости от типа используемой плавки. В промышленности используется газопламенное или газовое напыление для создания металлического покрытия посредством напыляемого материала – проволоки или порошка.

Дуговое напыление, в свою очередь, представляет собой метод, при котором используется электрическая дуга. Температура устройства в этом случае выше, чем при газопламенном способе напыления.

Метод дугового термического напыления является наиболее эффективным методом из всех методов термического напыления и поэтому используется для противоэрозионной защиты плотных стенок энергетических котлов, защиты от коррозии цинком, алюминием, например, стальных конструкций. Кроме того, дуговой метод позволяет получать стальные, бронзовые и медные покрытия, используемые при регенерации деталей машин.

Существует также плазменное напыление, где источником тепла является плазмообразующий газ. Этот метод позволяет плавить практически любой металл, находящийся в виде порошка. Материал в виде порошка доставляется к месту работы ацетилен-кислородного пламени с помощью транспортных роликов.

В результате тепла пламени материал приводится в пластическое состояние, а подаваемый в пистолет сжатый воздух вызывает нанесение материала покрытия на заранее подготовленную поверхность.

Методом плазменно-термического напыления применяют для нанесения антикоррозионных и эксплуатационных покрытий, воссоздания объемных поверхностей. Он применяется, в частности, для напыления: стали, бронзы, цинка, меди, молибдена, керамических покрытий.

Сверхзвуковое термическое напыление (HVAF). В зависимости от требований в системах сверхзвукового распыления в качестве топлива могут использоваться: пропилен, пропан, водород или природный газ. Из-за высокой кинетической энергии, передаваемой частицам в процессе работы распыляющего механизма, материал покрытия обычно не требует полного расплавления.

Вместо этого частицы порошка находятся в расплавленном состоянии и пластически сплющиваются при ударе о поверхность заготовки. Полученное покрытие имеет очень однородную и мелкозернистую структуру. Покрытия HVAF аналогичны и в целом сопоставимы с покрытиями, производимыми плазменным напылением. В сверхзвуковых пистолетах используется осевой впрыск порошка в воздушно-топливное сопло при температуре примерно 1900-1950°C.

Таким образом, при этом можно эффективно использовать материалы на основе карбидов. Потому, что воздушно-топливная струя производит значительно меньше оксидов, чем высокотемпературная кислородная струя, топливные форсунки при процессе HVAF также позволяет наносить металлы практически с нулевым окислением, аналогично методу холодного распыления. С помощью HVAF можно наносить все распространенные порошки для термического напыления, за исключением керамики.

Свойства напыленных покрытий

К типичным свойствам металлонапыленных покрытий в зависимости от используемых материалов и условий их работы относятся:

• Коррозионная стойкость – например, цинк, алюминий, кислотостойкая сталь;
• Термостойкость – например: оксиды алюминия и оксиды титана;
• Трибологические свойства – например: подшипниковый сплав (баббит), бронза;
• Устойчивость к истиранию – например: карбиды вольфрама, карбиды хрома, оксид хрома;
• Тепловая и электропроводность – например: медь;
• Теплоизоляция и электроизоляция – например, полиамид, полиэстер;
• Хорошая обрабатываемость – например: низкоуглеродистые стали, низколегированные стали;
• Декоративные свойства – например, цинк, бронза, латунь.