Сущность плазменного напыления заключается в том, что в высокотемпературную плазменную струю подаётся распыляемый материал, который нагревается, плавится и направляется на подложку.
Процесс плазменного напыления состоит из трех основных стадий:
- генерация плазменной струи;
- ввод распыляемого материала в плазменную струю, его нагрев и ускорение;
- взаимодействие плазменной струи и расплавленных частиц с основанием.
Плазменная струя образуется в плазмотронах. От конструкции плазмотрона зависит длина дуги, стабильность ее горения, а также скорость и характер истечения струи.
Напыляемый материал в виде порошка, размером частиц 40-100 мкм, вводится в струю плазмы при помощи транспортирующего газа и устройства дозированной подачи порошка — дозатора. Скорость истечения ионизированного газа из сопла плазмотрона составляет 350-400 м/с, а температура может достигать 55000 °С. Скорость частиц напыляемого материала в струе, при подлете к напыляемой поверхности до 100-150 м/с.
Физическое взаимодействие напыляемой частицы с основой происходит на атомарном, ионном и молекулярном уровнях. Вследствие этого, метод плазменного напыления обеспечивает высокую плотность покрытий и их прочное сцепление с основой. Поверхность, на которую происходит напыление, нагревается не выше 100 — 200 ºС, что исключает ее деформацию.
Плазменным напылением можно создавать новые композиционные материалы и покрытия, которые не могут быть получены другими методами. Например, напылить смесь порошков баббита и бронзы.
Применение технологии плазменного напыления в области ремонта и восстановления баббитовых вкладышей подшипников скольжения находит широчайшее применение, как в России, так и за рубежом. Толщина напыленного слоя может составлять до 5-6 мм.
Исследования антифрикционных слоев баббита Б83, показали, что триботехнические характеристики (износостойкость, коэффициент трения и т.д.) напыленного баббита выше, чем литого.
Плазменно-дуговое напыление широко применяется для нанесения подслоя перед заливкой баббита, что способствует повышенно прочности сцепления покрытия с корпусом, в том числе чугунным.
Отечественными металлургическими предприятиями выпускается более 150 наименований порошковых материалов для напыления.
Процесс плазменного напыления применим для нанесения покрытий на тела вращения и плоские деталей со сложной геометрической формой.
В настоящее время основной причиной, сдерживающей широкое внедрение в серийное производство плазменного напыления покрытий, является недостаточное или практически полное отсутствие всесторонней информации о свойствах таких покрытий. Наше предприятие всесторонне способствует изучению особенностей формирования плазменных покрытий.