Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Под металлизацией понимают процесс нанесения специального слоя металла на металлические, бетонные, стеклянные и пластмассовые поверхности для придания им высокой жаро-, износо- и коррозионной стойкости, а также повышения декоративных качеств изделий.

Диффузионная металлизация – это метод насыщения изделий из сталей алюминием (алитирование, алюминирование), цинком (цинкование), бором (борирование), хромом (хромирование) или кремнием (силицирование).

Такое нанесение повышает механические качества материалов, из которых изготовлены обрабатываемые детали – в частности, упрочняет их.

Также описываемая методика подходит для восстановления деталей металлизацией.

  • Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды
  • Рекомендуем ознакомиться
  • Диффузионная металлизация может быть:
  • жидкой – изделие погружается в расплав металла;
  • твердой – используется ферросплав, содержащий хлористый аммоний;
  • газовой – выполняется в газовых атмосферах, в которых присутствуют галогенные комбинации диффундирующего компонента.

Диффузионная металлизация придает деталям из углеродистой стали высокую жаростойкость (для этих целей применяется силицирование или алюминирование (алитирование)), стойкость к абразивному износу и повышенный показатель твердости. Изделия после алитирования стали становятся более качественными, их можно эксплуатировать в средах, где всегда имеется повышенная температура (вплоть до 1100 °С).

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Диффузионная металлизация имеет несколько недостатков:

  • малая скорость диффузии (алитирование, силицирование – это достаточно длительная процедура);
  • тонкие слои, которые по своим защитным свойствам в несколько сотен раз менее эффективны, нежели покрытия, получаемые, например, при цементации стали.

Эти недостатки существенно ограничивают применение диффузионной технологии на промпредприятиях.

Алюминирование (оно же алитирование) производится в тех случаях, когда деталям и механизмам машин требуется придать высокие антикоррозионные свойства при повышенных (до 900 °С) температурах. Чаще всего такое напыление используется для упрочнения конструкций из жаропрочных сталей и аустенитных сплавов с малым содержанием углерода.

Алитирование считается незаменимой методикой при изготовлении оборудования для крекинга газа и нефти, компонентов газовых турбин и двигателей автотранспортных средств, печной арматуры, элементов паронагревательной аппаратуры. Алюминирование нередко выполняется вместо горячего цинкования деталей трубных изделий, проволоки, стальных листов, а также в строительной отрасли.

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Технология метода сравнительно проста. Алитирование осуществляется в смесях порошкообразного вида, состоящих из ферроалюминия, алюминия и его окислов.

Напыление длится около восьми часов, ведется при температуре порядка 1000 °С.

При таких условиях алюминирование позволяет получать на поверхности металлических изделий защитный слой толщиной около половины миллиметра (действительно качественное напыление с превосходным защитным потенциалом).

Кроме того, алитирование (алюминирование) иногда производится следующими способами:

  • нанесением на изделия слоя специальной алюминиевой краски с их последующим отжигом (диффузионным) в защитной среде;
  • нанесением порошка, содержащего алюминий, с обязательным отжигом детали после обработки изоляционной обмазкой;
  • погружением заготовки в расплав (жидкое алитирование) при температуре около 750 °С.

Алюминирование небольших по геометрическим размерам деталей и печатных плат обычно выполняют посредством газотермического напыления.

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Силицирование осуществляется в жидких либо газообразных средах. При этом разрешается применять и безэлектролизный, и классический электролизный способ обработки изделий.

Силицирование обеспечивает конструкциям, функционирующим в различных кислотах или в соленой воде, уникальную стойкость против коррозии.

Современная технология напыления металла кремнием позволяет получать оборудование и устройства для нефтяной, бумажной и химической промышленности с высокотвердыми слоями толщиной до 1000 микрометров.

Электродуговая металлизация – нанесение защитного покрытия посредством расплавления электродугой проволочных электродов и последующего распыления (в сжатой струе воздуха) металла, выполняющего роль протектора. В результате подобного процесса (требуется специальное оборудование) на поверхность стальных изделий наносятся мелкие частицы, которые формируют покрытие сплошного типа.

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Электродуговая металлизация характеризуется рядом достоинств:

  • большая (до 15 мм) толщина получаемого защитного слоя;
  • недорогое оборудование и сравнительно простая технология процесса;
  • возможность внедрения в производство специальных линий, автоматизирующих проведение операции;
  • отличная производительность.

Кроме того, электродуговая металлизация гарантирует рациональный расход распыляемых металлов, малые затраты (энергетические) на получение покрытия с заданными параметрами, высокую производительность. Да и оборудование для нее отличается повышенной надежностью.

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Не лишена электродуговая металлизация и недостатков. Во-первых, ее технология не всегда обеспечивает хорошую прочность сцепления стальной основы с наносимым покрытием. Во-вторых, выполнять данное напыление не рекомендуется для обработки изделий, работающих в коррозионных средах.

Широкое распространение получила вакуумная металлизация и напыление конструкций из стекла, металла, керамики, пластмасс и пластика. Ее используют для улучшения декоративных характеристик:

  • сварных конструкций;
  • решеток, светильников, элементов экстерьера и интерьера;
  • разной по назначению фурнитуры;
  • сувениров;
  • аксессуаров транспортных средств.

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Чтобы качественно выполнить подобное напыление, требуются специальные устройства и дорогое оборудование – магнетронные системы, дуговые и ионные источники. Вакуумная металлизация подходит для защиты стеклянных, металлических, пластиковых и керамических изделий. Для процесса необходимо особое оборудование, поэтому выполнить его в домашних условиях невозможно.

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Еще одна сложная методика защиты поверхности – плазменная металлизация. Она также требует применения специального оборудования, позволяющего получать ионизированный газ (техническую плазму). Такой вид обработки производят при помощи порошковых материалов, дополнительно используют металлические прутки и проволоку.

Надежность эксплуатации печатных плат напрямую зависит от того, насколько качественно выполнена металлизация сквозных отверстий в них. В ходе процесса в отверстиях осаждается медь. Это, по сути, электрохимическая обработка печатных плат, которая не вызывает особых сложностей у опытных людей.

Метод металлизации сквозных отверстий в печатных платах состоит из двух этапов:

  • сначала происходит активация меди за счет катализирующего воздействия палладия, входящего в состав смеси для обработки печатных плат;
  • затем на центрах активации начинается процесс восстановления меди.

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

В результате этой двухстадийной операции в отверстиях печатных плат создается сплошное проводящее покрытие. При наличии спецоборудования и некоторых умений несложно выполнить металлизацию отверстий в домашних условиях.

Источник: http://tutmet.ru/diffuzionnaja-vakuumnaja-jelektrodugovaja-metallizacija-alitirovanie-tehnologija.html

Металлизация поверхности деталей химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды | Строитель промышленник

03.09.

2019

Процесс металлизации поверхностей – это метод нанесения на наружную поверхность детали слоя металла, который придаёт обработанной поверхности другие физические, химические, механичные свойства.

Они могут сильно разниться от параметров главного материала. Нанесённое покрытие применяется для увеличения коррозионной, эрозионной, механической стойкости, декоративной облицовки и другого.

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Нанесение слоя металла на металлизируемую поверхность отличается методом сцепления и разделяется на две группы (классификация металлизации):

  1. механическое сцепление (за счёт адгезии);
  2. связи между металлами:
    • диффузия на границе 2-ух поверхностей;
    • диффузия всего покрывающего слоя.

Технологичные характерности металлизации

Технология металлизации изготавливается в следующих состояниях:

  • в холодном состоянии;
  • в нагретом состоянии;
  • диффузией.

Такому методу обработки как металлизация могут подвергаться изделия, сделанные из металла, любого вида пластика, древесины, стекла, гипса, бетона и других материалов.

Один из самых популярных способов нанесения покрытия дома — это напыление. Материалы, предназначающиеся для проведения процесса, можно найти в точках продажи.

В большинстве случаев они реализовываются в баллонах под давлением с распылителем.

Диффузионный способ покрытия – это процесс, во время которого происходит изобилие поверхности детали легирующими элементами. В качестве легирующих компонентов повсеместно применяются хром (Cr), алюминий (Al), цинк (Zn), кремний (Si), медь (Cu) и очень много остальных.

Слой защиты на металлизированных деталях можно получить:

  • в жидкой обстановке;
  • в газовой обстановке;
  • с применением твёрдых элементов.

Нанесение покрытия металлизацией в холодном состоянии или в нагретом до маленькой температуры, отличительно для первой группы и подгруппы 2а. Во время протекания цикла происходит изменение размеров детали на толщину нанесённого слоя металлов или их сплавов.

Для подгруппы 2б отличительно изобилие слоя поверхности методом диффузии при больших температурах. При обработке происходит образование сплава, а размеры особо ничем не отличаются от заданных.

Использование

Металлизация применяется для изменения параметров отделываемого изделия.

После того, как нанесли слой металла или сплава, деталь получает дополнительную устойчивость к большим температурам, коррозии, изнашиванию, эрозии.

По мимо этого слой который уже нанесен может послужить для защиты и декоративного оформления готового изделия. При помощи металлизации выполняется регенерация прохудившихся деталей.

  Лучшие светильники и люстры 2019 года — 19 ТОП рейтинг лучшихМеталлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Поверхность детали после металлизации

  • Электромашиностроение. Электротехнические элементы нужны в любой из промышленных сфер. Их следует защитить от изнашивания, обеспечить точный уровень электрической проводимости. Покрытие металлизация применяется при изготовлении:
    1. микроволновых схем;
    2. электродов конденсаторов;
    3. микроволновых отражателей;
    4. катушек индукции;
    5. керамических резисторов;
    6. валов двигателей.
  • Автотранспортная промышленность. Слой который уже нанесен обеспечивает эксплуатирующимся деталям защиту от ржавчины, воздействия механики, очень высокой температуры. Методом покрытия пользуются во время изготовления:
    1. поршней
    2. компрессионных колец;
    3. распредвалов;
    4. стопорных колец;
    5. полуосей;
    6. тормозных дисков;
    7. вытяжных вентиляторов;
    8. гидроцилиндров;
    9. теплоотводов;
    10. шасси;
    11. глушителей;
    12. деталей двигателей;
    13. деталей коробок скоростей.
  • Авиационная и космическая промышленность. Термическое напыление обеспечивает термическая устойчивость, коррозионостойкость, сопротивляемость трению. Напыляют на:
    1. детали мотора:
    2. роторы;
    3. лопатки турбин;
    4. лопатки компрессоров;
    5. топки;
    6. сопла;
    7. детали механизмов руля и управления крыльями;
    8. стойки шасси;
    9. топливные оправки.
  • Текстильная промышленность. Детали ткацких станков склонны к абразивному изнашиванию из-за больших скоростей и трения. Отделываются:
  • Бумажная промышленность и полиграфия. Твёрдые металлы предоставляют защиту от волокон целлюлозы и химических чернил. Отделке подлежат:
    1. цилиндры на печатных машинах;
    2. анилоксовые валы;
    3. цилиндры бумагоделательных машин;
    4. подшипники скольжения.
  • Энергетика. Газовые турбины работают при больших температурах, по этому их детали подлежат отделке металлизацией.
    1. Детали агрегатов работающих на газе: турбин и компрессоров
    2. детали паровых агрегатов;
    3. детали гидравлических агрегатов;
    4. арматура запорная.
  • Защита поверхностей:
    1. стальных конструкций несущего типа, работающих в водной (пресной) обстановке;
    2. стальных конструкций несущего типа, работающих с морской водой;
    3. морского транспорта;
    4. конструкций из металла от влияния больших температур:
    5. дымовые трубы;
    6. вытяжки на газовых турбинах;
    7. выпускные коллекторы автомобилей;
    8. сопла ракет;
    9. металлических конструкций от ржавчины на пром. площадках:
    10. ЖД мосты;
    11. конструкции бассейнов;
    12. контейнеры;
    13. резервуары, хранящие нефтепродукты;
    14. металлических конструкций от хим. реакций:
    15. трюмы танкеров;
    16. очищающие установки канализационных вод.
  • Химическая, нефтехимическая промышленность, к примеру:
    1. арматура запорная;
    2. уплотнители;
    3. места для посадки машин и агрегатов;
    4. трубные змеевики;
    5. резервуары.
  • Металлургическая промышленность:
    1. прокатные станы;
    2. кристаллизаторы;
    3. оборудование для прокатки проволки, в том числе из цветных сплавов.
  • Инструменты:
    1. прессовые штампы;
    2. несущие поверхности;
    3. вторичный мотор.
  • Увесистое автомобилестроение:
    1. платформы;
    2. буры;
    3. краны;
    4. экскаваторы.
  • Декоративные изделия:
Читайте также:  Метрическая резьба: шаг, диаметр, обозначение, гост

  Сталь С245 ГОСТ, аналоги, характеристики, расшифровка

Виды металлизации

Металлизация поверхностей выполняется разными методами. Выбор метода зависит от технологии нанесения и применяемого при этом оборудования.

В таблице приводятся варианты нанесения слоя металла и наносимые металлы, и их сплавы.

МЕТАЛЛИЗАЦИЯ
Группа 1 Группа 2
Подгруппа 2а Подгруппа 2б
Электротехнические покрытияХром, цинк. Медьсплавыникель-кобальтхром-никельбронза и другие Плакирование, в том числе нанесение покрытия взрывомМедь, алюминий, серебро, вольфрам, латунь, бронза, нержавейка Диффузионное нанесение компонентовАлюминий, цинк, молибден и другие
Плазменное напылениеВольфрам, никель, хром, Al2O3, ZrO2, MoSi2, WC, NbC, ZrB2
Разбрызгивание (пульверизация) электродуговым, газопламенным методомАлюминий, серебро, медь, золото, бронза, латунь, сталь Окунание в расплавленный металлЦинк, свинец и другие
ЭлектрофлрезВольфрам, молибден, кобальт и другие Диффузионное нанесение сплавовХром-алюминийАлюминий-хром-кремнийТантал-алюминийи другие
Вакуумное нанесение на нагретую поверхностьХром, титан, оксиды алюминия, циркония и другие
Химическое нанесениеМедь, ртуть, платина и другие Электротехнические покрытия с отжигомХром, никель, кадмий
Вакуумное нанесение на холодную поверхностьZn, Cd, Al, Ti, Cr, Au, Ag, Pt, Cu, Sn, W, Mo, TaZn-Al, Pb-ZnPb-Cd и другие Осаждение чистых металлов из соединений карбонатов в газовой обстановкеCr, Co, W, Ni, Mo, Ta и другие
Катодное разбрызгиваниеЗолото, серебро, платина, тантал Осаждение карбидов, нитридов, силицидов, боридов из газообразного состоянияTiC, NbC, W2C, HfC, ZrN, TaN, MoSi2, CrSi2, TaB2, NiB2 и другие

Из большого спектра методов необходимо рассмотреть несколько, которые постоянно применяются на производствах.

Вакуумная металлизация

Формирование наносимого металлического слоя в вакууме выделяется эффективностью и многофункциональностью. Воспользовавшись его помощью металл можно наносить на каждый материал. Во время вакуумной металлизации с металлом, подготовленным для нанесения, происходит ряд превращений, которые связаны с переходом из одной фазы в иную. Так можно выделить:

  • исчезновение;
  • конденсирование;
  • адсорбция;
  • кристаллизирование.

  Обработка фасонных поверхностей

Во время процедуры течет много химических и физических процессов. Продуктивность вакуумного метода зависит от типа поверхности, наносимого материала, потока распыленных атомом и других.

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Оборудование, которое используется при вакуумной технологии, разделяется на три типа:

  1. непрерывного действия;
  2. полу непрерывного действия;
  3. периодического действия.

Разные типы оборудования дают возможность его использовать как при массовом производстве, так и при единичном изготовлении деталей.

Газовая металлизация

В основе метода газовой металлизации лежит разбрызгивание металла который расплавлен. При помощи кислородно-ацетиленового пламени начинает плавиться проволока, подаваемая в территорию нагрева.

Расплав сжатым воздухом убирается из зоны нагрева и переносится на поверхность. Очень маленькие капли расплава, соударяясь с поверхностью, становятся плоскими, что обеспечивает лучшую сцепляемость.

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Газовая металлизация — схема

На рисунке показана схема головки разбрызгивателя. Где по каналу 1 подается кислородно-ацетиленовая смесь, через сопло 2 выходит расплавленный металл, а через камеру 3 выталкивается наружу расплав.

Цинкование

Цинкованием обеспечивается хорошая защита от ржавчины. Наносимый на поверхность слой имеет не менее 95% цинка. Цинкование проходит несколькими методами, среди них можно отметить такие:

  • горячее;
  • холодное;
  • гальваническое;
  • газотермическое;
  • термодиффузионное.

Какой метод применять для нанесения цинка в большинстве случаев зависит от того где и при кахих характеристиках будет использоваться деталь. Защитное покрытие из цинка мягкое, по этому в результате эксплуатации на него не должны оказываться механические большие нагрузки.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: http://prombuilder.ru/jeto-interesno/metallizacija-poverhnosti-detalej-himicheskaja.html

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Наша компания производит работы по антикоррозионной защите зданий и сооружений с использованием технологии металлизации на высоком профессиональном уровне.

1 Диффузионное насыщение стальных поверхностей – каким оно бывает?

Диффузионная металлизация – это метод насыщения изделий из сталей алюминием (алитирование, алюминирование), цинком (цинкование), бором (борирование), хромом (хромирование) или кремнием (силицирование).

Такое нанесение повышает механические качества материалов, из которых изготовлены обрабатываемые детали – в частности, упрочняет их. Также описываемая методика подходит для восстановления деталей металлизацией.

Диффузионная металлизация может быть:

  • жидкой – изделие погружается в расплав металла;
  • твердой – используется ферросплав, содержащий хлористый аммоний;
  • газовой – выполняется в газовых атмосферах, в которых присутствуют галогенные комбинации диффундирующего компонента.

Диффузионная металлизация придает деталям из углеродистой стали высокую жаростойкость (для этих целей применяется силицирование или алюминирование (алитирование)), стойкость к абразивному износу и повышенный показатель твердости. Изделия после алитирования стали становятся более качественными, их можно эксплуатировать в средах, где всегда имеется повышенная температура (вплоть до 1100 °С).

Диффузионная металлизация имеет несколько недостатков:

  • малая скорость диффузии (алитирование, силицирование – это достаточно длительная процедура);
  • тонкие слои, которые по своим защитным свойствам в несколько сотен раз менее эффективны, нежели покрытия, получаемые, например, при цементации стали.

Эти недостатки существенно ограничивают применение диффузионной технологии на промпредприятиях.

Это интересно: Мельхиор — состав сплава, особенности, отличия от серебра

Описание и назначение металлизации

Любой процесс металлизации позволяет решать несколько технологических задач. К ним относятся:

  • антикоррозийная защита;
  • устранение мелких дефектов, возникших в процессе обработки;
  • восстановление первоначальных размеров;
  • изменение физических и механических свойств поверхностного слоя для улучшения потребительских характеристик;
  • декоративное покрытие.

Способ нанесения покрытия выбирается исходя из поставленных задач. Благодаря выбранному способу удается получить различные характеристики поверхности детали. Толщина слоя наносимого металла определяет область будущего применения.

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Металлизация может проводиться несколькими способами:

  • физическим воздействием на поверхность (например, механическим или термическим);
  • химическим;
  • электростатическим.

Для реализации каждого способа разработаны специальные устройства. Они применяются в зависимости от решаемых задач, марки наносимого металла и степени оснащенности предприятия.

Описание технологии

Под металлизацией понимается метод модификации свойств поверхности изделий посредством нанесения на них функционального металлического покрытия. При этом обработанной поверхности придаются иные физические, механические и химические свойства.

Покрытия наносятся на поверхности, предварительно подвергнутые механической абразивной обработке, методом электродуговой металлизации (ЭДМ).

В качестве исходного присадочного материала используются металлические проволоки, в том числе и порошковые, которые расплавляются электродугой, с последующим распылением по поверхности обрабатываемого изделия струей газа (аргон, гелий, азот) или сжатого воздуха и созданием на нем металлизированного покрытия многослойной структуры. При этом наблюдается относительно невысокий (не более 120°С) нагрев поверхности обрабатываемого изделия, что полностью исключает структурные изменения основного металла и его деформацию.

Сцепление частиц с обрабатываемым изделием и между собой происходит не только путем простого механического сцепления с шероховатой поверхностью (силы адгезии), но и за счет диффузии металлов (силы молекулярного притяжения). Поэтому металлическое напыление прочно удерживается на изделиях и не отслаивается даже при их механической деформации.

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Технологические особенности химической металлизации

Химическая металлизация может проводиться с различными целями, основной из которых является улучшение декоративных характеристик обрабатываемого изделия.

Кроме того, полученное методом химической металлизации покрытие позволяет скрыть такие дефекты обрабатываемой поверхности, как мелкие поры и микротрещины.

В отдельных случаях данную технологию используют для того, чтобы выполнить восстановление поверхности.

Если обобщить цели применения данного метода обработки, то все они заключаются в том, чтобы улучшить характеристики материала, из которого изготовлено изделие. К таким характеристикам, в частности, относятся:

  • декоративные свойства;
  • коррозионная устойчивость;
  • твердость;
  • износоустойчивость и др.

При этом, нанося на поверхность металлический слой химическим способом, можно получить покрытие с требуемыми характеристиками.

Процесс химической металлизации разделяется на несколько этапов, легко осуществимых на любом лакокрасочном производстве

Основная задача, которую необходимо решить при выполнении хим металлизации, – это обеспечить оптимальные условия для протекания окислительно-восстановительных реакций.

При обеспечении таких условий из состава химического вещества происходит вылет атомов, окислительно-восстановительный потенциал которых находится на более высоком уровне.

Конечно, такой процесс сложно проконтролировать визуально, но его результат – изменение цвета обрабатываемой поверхности – будет заметен сразу.

Сама технология выполнения металлизации химическим способом заключается в следующем: на изделие наносятся специальные химические реагенты, которые начинают вступать между собой в реакции. В результате на обрабатываемой поверхности формируется тонкий слой металла.

Металлическое покрытие, полученное химическим способом, может быть выполнено не только в определенном цвете, но и иметь несколько оттенков с плавными переходами между ними.

Известный многим специалистам и домашним мастерам метод каталитического хромирования изделий, к слову, также выполняется по технологии химической металлизации.

Если наблюдать за выполнением химической металлизации на видео, можно обратить внимание на то, что данный метод не отличается сложностью. Со стороны данный способ нанесения металлического покрытия напоминает простую покраску поверхности.

Область применения

  • Электродуговая металлизация вместе с последующим нанесением на металлоконструкции лакокрасочных материалов относится к гибридным покрытиям, срок службы которых благодаря синергетическому эффекту существенно превосходит суммарный срок эксплуатации каждого из этих слоев.
  • Данные покрытия рассчитаны на длительную антикоррозионную защиту металлоконструкций, которые в процессе эксплуатации подвергаются воздействию агрессивных факторов внешней среды как снаружи, так и внутри сооружений, а также в жидкостях.
  • Покрытия, создаваемые методом электродуговой металлизации, нашли применение в системах защиты от коррозии:
  • металлоконструкций;
  • железобетонных опор (мостов, эстакад, путепроводов);
  • трубопроводных магистралей, топливо- и нефтехранилищ;
  • технологического оборудования нефтедобывающих и нефтехимических производств, тепловых сетей.

Виды металлизации

Современные технологии позволяют проводить процедуру с применением различных физических, механических и химических методов. Основные виды металлизации:

  • термическая обработка;
  • гальваническая;
  • электродуговая;
  • газоплазменное напыление;
  • плазменная металлизация;
  • с использованием эффекта диффузии;
  • химическая металлизация;
  • плакирование;
  • вакуумная обработка.
Читайте также:  Вулканизация каучука: процесс вулканизации серой, резина - продукт

Под термической обработкой понимают нанесение на поверхность металлизирующего слоя при погружении в ванну с расплавленным металлом. Такая обработка допустима только в том случае, если температура плавления детали значительно выше температуры плавления наносимого металла.

Гальванический способ предполагает использование специального электролита. Обработка происходит под воздействием протекающего тока. Этот способ позволяет проводить покрытие металлом любой поверхности, так как не требует дополнительного нагрева. Нанесенная пленка получается одинаковой толщины на всей поверхности.

Диффузионное напыление – это насыщение поверхностного слоя одним из цветных металлов (цинком, алюминием, хромом или бором). Это приводит к улучшению прочностных показателей. С его помощью восстанавливают изношенные детали.

При химической металлизации применяются различного рода реагенты. Они изготавливаются в жидком виде или в форме порошков. Для проведения операции подготавливают ванну с раствором и затем в нее опускают деталь. Для каждого состава существует свое эффективное время воздействия на поверхность.

Металлизация поверхности деталей:химическая, вакуумная, электродуговая и другие виды

Под плакированием понимают металлизацию с дальнейшей горячей прокаткой.

Вакуумная

Данная металлизация основана на последовательном испарении (адсорбции) и последующем выпадении частиц металла на поверхность обрабатываемой детали. Технологический процесс ее реализации довольно сложный и затратный. Потому его применяют на предприятиях и в условиях мастерских.

Этот метод обладает рядом преимуществ, что позволяет использовать его для деталей из различных материалов (дерева, пластика, керамики, стекла и других полимерных соединений). Особое распространение он получил для металлизации пластмассы на автомобильных заводах.

Вакуумная металлизация позволяет получить изделие с эффектным внешним видом, но не улучшает прочностных характеристик.

Газовая

Эта методика носит название газопламенной металлизации. Сущность процесса заключается в применении газовой струи для нагрева подаваемой проволоки, которая является источником напыляемого металла. Благодаря высокой температуре проволока расплавляется, и капли, ударяясь о поверхность, образуют на ней довольно ровный слой.

Толщина этого слоя зависит от объема используемой проволоки. После нанесения покрытия его обрабатывают с помощью шлифовального оборудования. С помощью газовой металлизации восстанавливают коленчатые и распределительные валы автотракторной техники.

Для реализации этого метода применяют оборудование и газы, используемые при проведении сварочных работ.

Вместо газовых горелок применяют специальные пистолеты-металлизаторы инжекторного типа. В некоторых случаях метод применяют для формирования не металлических покрытий. В газовую струю подают порошок из стекла, эмали, специальных пластмасс.

Цинкование

Широко распространенным способом защиты черных металлов от коррозии является цинкование. В качестве материала используется цинк, который наносится на поверхность различными методами (горячим, холодным, гальваническим, термодиффузионным).

Технологии реализации этих методов отличаются только используемым материалом. Процесс нанесения цинка, или оцинковка, применяется для обработки листового проката, труб, изделий произвольной геометрической формы.

Это интересно: Металлургия черная и цветная — отрасли, продукция, значение

3 Особенности электродуговой обработки стальных поверхностей

Электродуговая металлизация – нанесение защитного покрытия посредством расплавления электродугой проволочных электродов и последующего распыления (в сжатой струе воздуха) металла, выполняющего роль протектора. В результате подобного процесса (требуется специальное оборудование) на поверхность стальных изделий наносятся мелкие частицы, которые формируют покрытие сплошного типа.

Электродуговая металлизация характеризуется рядом достоинств:

  • большая (до 15 мм) толщина получаемого защитного слоя;
  • недорогое оборудование и сравнительно простая технология процесса;
  • возможность внедрения в производство специальных линий, автоматизирующих проведение операции;
  • отличная производительность.

Кроме того, электродуговая металлизация гарантирует рациональный расход распыляемых металлов, малые затраты (энергетические) на получение покрытия с заданными параметрами, высокую производительность. Да и оборудование для нее отличается повышенной надежностью.

Не лишена электродуговая металлизация и недостатков. Во-первых, ее технология не всегда обеспечивает хорошую прочность сцепления стальной основы с наносимым покрытием. Во-вторых, выполнять данное напыление не рекомендуется для обработки изделий, работающих в коррозионных средах.

Преимущества и недостатки

В отличие от других методов антикоррозийной защиты электродуговая металлизация обладает целым рядом положительных характеристик:

  • детали и конструкции, подвергнутые металлизации, отличаются большим сроком службы (до 30 лет);
  • процесс термического напыления происходит при относительно малом тепловом воздействии на основу (температура нагрева 70—100°С), что исключает структурные изменения и деформацию основного металла;
  • нанесенное напыление имеет высокую антикоррозийную стойкость и износостойкость;
  • технологический процесс ЭДМ отличается высокой производительностью (до 100 кг/час напыляемого металла) и экономической эффективностью (низкие энерго- и другие производственные затраты), не критичен к размерам обрабытываемых конструкций, месту их расположения и погодным условиям;
  • металлическое напыление может состоять из различных металлов и сплавов, и достигать значительной толщины (до 15 мм), обладает высокой адгезией (с течением времени только возрастает), отличается высокой пластичностью, не отслаивается и не разрушается как при воздействии довольно низких температур (до —60°C), так в условиях механической деформации (изгиба);
  • антикоррозийные покрытия, созданные с помощью ЭДМ, обладают протекторным свойством самовосстановления, которое состоит в закупоривании мест механического повреждения защитного слоя окислами металла покрытия;
  • оборудование ЭДМ отличается высокой надежностью, легкостью и простотой в обслуживании;
  • процесс ЭДМ обладает высоким потенциалом автоматизации, в том числе путем создания автоматических линий.

Основными недостатками электродуговой металлизации являются:

  • ограниченный ассортимент присадочных материалов (связано с требованиями по их электропроводности и использованием в виде проволочных электродов);
  • присутствие в антикоррозийном покрытии значительной доли оксидов, что сказывается на его ударостойкости (связано с перегревом и окислением напыляемого материала при малой скорости подачи проволочных эдектродов);
  • имеются случаи недостаточной прочности сцепления напыленного металла с основой (15–45 МПа);
  • наличие высокой пористости антикоррозийного напыления ограничивает применение металлизации в агрессивных средах без применения дополнительных методов защиты.

Присадочные материалы

Выбор материала для нанесения покрытия зависит от условий эксплуатации и основных изнашивающих процессов, протекающих на поверхностях. Основным видом присадочного материала является непрерывный проволочный электрод. Применяют как проволоки сплошного сечения, так и порошковые диаметром от 1,0 до 2,5 мм. Скорость подачи проволоки варьируется от 220 до 850 м/ч.

Проволоки сплошного сечения используются преимущественно для создания покрытий на поверхностях под неподвижные посадки (из малоуглеродистых сталей Св-08, Св-10ГА) и подвижных соединений (из высокоуглеродистых сталей Нп-50, Нп-85 и легированных сталей Нп-30Х13, Нп-40Х13, Нп-60Х3В10Ф). Для получения покрытий с высокой твердостью используют порошковые проволоки.

Для создания антикоррозионных покрытий применяются высоколегированные проволоки на железной основе (Св-08Х18Н8Г2Б, Св-07Х18Н9ТЮ, Св-06Х19Н9Т, Св-07Х19Н10Б, Св-08Х19Н10Г2Б, Св-06Х19Н10М3Т), а также проволоки из цветных металлов (никеля, цинка, меди и др.).

Основными цветными антикоррозионными материалами, наносимыми способом электродуговой металлизации на стальные конструкции и изделия, являются цинк, алюминий и их сплавы.

Цинковые покрытия являются коррозионностойкими в морской воде и в условиях морской атмосферы.

Наибольшее влияние на скорость коррозии цинка в индустриальной атмосфере промышленных городов оказывает содержание в ней окислов серы, а также других веществ (например, хлора и паров соляной кислоты), образующих с цинком гигроскопические соединения.

Алюминий по своим химическим свойствам очень активен, но в присутствии окислителей покрывается защитной пленкой, резко понижающей его химическую активность. Коррозионная стойкость алюминия зависит от условий, в которых происходит коррозия. В сильно загрязненной атмосфере алюминий корродирует во много раз быстрее, чем в чистом воздухе. Алюминий стоек в горячей и мягкой воде.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

Источник: https://intehstroy-spb.ru/spravochnik/elektrodugovaya-metallizaciya.html

Электродуговая металлизация

Ее сущность заключается в плавлении металлических проволок электрической дугой, зажженной между ними, продувании через электрическую дугу струи сжатого газа, сдувании расплавленного металла и переносе его в виде частиц (капель) на восстанавливаемую поверхность.

Принципиальная схема дуговой металлизации показана на рис. 2.38. Через два канала в горелке непрерывно подают две проволоки (диаметром 1,5—3,2 мм), между концами которых возбуждается дуга и происходит их расплавление.

Расплавленный металл подхватывается струей сжатого воздуха, истекающего из центрального сопла электрометаллизатора, и в мелкорасплавленном виде переносится на поверхность основного материала.

Распыление и транспортирование расплавляемого металла осуществляются обычно сжатым воздухом, за исключением случая напыления коррозионностойкой сталью 308 и алюминиевыми сплавами, когда используют азот.

При дуговом напылении на постоянном токе процесс протекает стабильно, обеспечивая получение слоя покрытия с мелкозернистой структурой при высокой производительности. Поэтому в настоящее время для дугового напыления применяют источники постоянного электрического тока со стабилизатором напряжения или источники со слабовозрастающей характеристикой.

Рис. 2.38. Схема дугового напыления:

7 — насадок; 2 — место ввода напыляемого материала (проволоки); 3 — место

подачи сжатого воздуха

Температура дуги зависит от вида транспортирующего газа, состава электродной проволоки, режимов напыления и других параметров. При использовании металлических электродов и силе тока дуги 280 А достигается температура 5800 ± 200°С. Во время дуговой металлизации, протекающей при такой температуре, легче образуются капли напыляемого материала.

При дуговой металлизации за счет применения мощных электро- металлизационных установок значительно выше производительность процесса и меньше затраты времени, чем при газопламенном напылении.

Например, при силе тока 750 А можно напылять стальное покрытие с производительностью 36 кг/ч, а при силе тока 500 А — цинковое покрытие с производительностью 1,2 кг/мин, что в несколько раз превышает производительность газопламенного напыления.

Электрометаллизация обеспечивает более прочные покрытия, которые лучше соединяются с основой, чем при газопламенном напылении.

При использовании в качестве электродов проволок из двух различных металлов можно получить покрытие из их сплава (такого рода сплавы называют псевдосплавами), правда, при этом желательно применять такие электрометаллизаторы, которые позволяют отдельно регулировать скорости подачи каждого электрода.

Эксплуатационные расходы при электрометаллизации невелики. Кроме того, гибкость и универсальность этой технологии позволяют получать более однородный слой толщиной от нескольких микрометров до 10 мм.

Однако при дуговом напылении возможно напыление только электропроводных материалов, возникает опасность перегрева и окисления напыляемого материала при малых скоростях подачи распыляемой проволоки; из-за выделения при горении дуги большого количества теплоты происходит значительное выгорание легирующих элементов, входящих в напыляемый сплав (например, содержание углерода в материале покрытия снижается на 40-60%, а кремния и марганца — на 10—15%).

Данный метод применяется для восстановления таких деталей, как коленчатые валы двигателей КамАЗ и другой автотракторной техники; тормозные барабаны, тормозные диски, диски сцеплений, тормозные шкивы; алюминиевые головки блока цилиндров (плоскость разъема); шатуны двигателей (нижняя головка); гильзы цилиндров (внутренняя и наружная поверхности); валы роторов, стартеров, электродвигателей, шкворней, гидроштоков, блоки цилиндров любых типоразмеров (опоры коренных подшипников).

Технологический процесс электродугового напыления покрытий включает в себя несколько операций.

Читайте также:  Станки лазерной резки металла: с чпу, видео, фото

Изношенные поверхности детали после предварительной механической обработки подвергаются струйно-абразивной обработке с целью устранения дефектов, образовавшихся в процессе эксплуатации, придания правильной формы и ликвидации отклонений от соосности, получения необходимой шероховатости, удаления оксидной пленки и создания развитой поверхности. Удаление оксидной пленки активирует напыляемую поверхность, что обеспечивает образование химических связей между этой поверхностью и напыляемыми частицами.

На технологию дробеструйной обработки оказывают влияние вид абразивного материала, его форма и размеры.

В качестве абразивного материала используют электрокорунд марок 13А, 14А зернистостью 60-80 (50% по массе) и зернистостью 120-160 (ГОСТ 3647—80) или дробь марки ДСК (ДЧК) зернистостью 0,8-1,5 (ГОСТ 11964— 81).

Режимы обработки: давление воздуха 0,5—0,6 МПа; угол наклона абразивной струи к поверхности детали 60—90°; дистанция обработки 100—150 мм; расход воздуха 3—4 м3/мин.

Поверхности деталей, не подлежащие напылению, закрывают защитными масками или покрывают изолирующими составами типа «Протектор-1», «Протектор-2»; в отверстия вставляют пробки из термостойкой резины.

Подлежащие напылению поверхности очищают от оставшихся мелких частиц абразива и обезжиривают органическими растворителями и моющими средствами. Подготовленная поверхность должна быть матовой и не иметь блестящих участков. Чугунные детали подвергают не только обезжириванию, но и обжигу при температуре 260-530°С для выгорания масла, содержащегося в порах.

При этом операцию напыления проводят сразу после подготовки поверхности детали. После напыления покрытий на детали производится их обработка шлифованием или резанием и ППД с нагревом (термопластическим деформированием) до номинальных размеров. После обкатки контролируются размеры и твердость обработанной поверхности.

Источник: https://studref.com/486761/tehnika/elektrodugovaya_metallizatsiya

Электродуговая металлизация

Процесс электродуговой металлизации известен давно, и начиная с 50-х годов прошлого столетия, широко применяется для антикоррозионной защиты металлоконструкций. При электродуговой металлизации используется косвенная электрическая дуга, которая горит между двумя токоведущими проволоками. Расплавленные капли электродного металла распыляются в направлении детали потоком сжатого воздуха или защитного газа. По мере плавления проволоки подаются в зону горения электрической дуги двумя парами подающих роликов. Схема процесса представлена на рис. 3.5.

Плавление электродов происходит в основном за счет энергии, выделяемой дугой в зоне приэлектродных пятен. Среднемассовая температура жидкого металла, распыляемого струей газа, находится в пределах от температуры плавления до температуры кипения.

Такой значительный разогрев присадочного материала приводит к существенным потерям легирующих элементов вследствие угара.

Устойчивый процесс распыления соответствует режимам горения дуги без коротких замыканий, что обеспечивается наличием динамического равновесия между средней скоростью плавления и скоростью подачи электродов.

Рис. 3.5. Схема процесса электродуговой металлизации:1 — проволочные электроды; 2 — подающие ролики; 3 — изоляторы; 4 — воздуходувная трубка; 5 — деталь

При таком режиме на торце электродов сначала происходит накапливание расплавленного металла, а затем его распыление газовым потоком. Наряду с периодическим выбросом порций металла из межэлектродного промежутка при металлизации наблюдается также непрерывное струйное стекание перегретого металла с поверхности электродов.

Размеры напыляемых частиц при электродуговой металлизации составляют примерно 100 мкм, что соответствует массе частицы 1,4-10-9 кг. Максимальный размер частиц, за редким исключением, не превышает 200 мкм. Металл, покинувший электроды, продолжает дробиться под воздействием газодинамических сил воздушной струи.

Причем это диспергирование во многом зависит как от давления транспортирующего газа, так и от свойств расплавленного металла, в том числе от его перегрева.

Электродуговую металлизацию проводят при давлении сжатого воздуха или защитного газа 0,5-0,6 МПа. Сила тока при электродуговой металлизации колеблется в пределах:

  • от 35 до 100 А для легкоплавких металлов (алюминия и цинка);
  • от 70 до 200 А для сталей и сплавов на основе железа и меди.

Напряжение изменяется от 20 до 35 В. Производительность при напылении цинка составляет до 32 кг/ч, алюминия — до 9 кг/ч.

Скорость движения частиц металла в газовом потоке колеблется от 120 до 300 м/с.

Это определяет кратковременность их переноса на поверхность детали (время полета составляет тысячные доли секунды) и значительную кинетическую энергию, которая в момент соударения с поверхностью детали переходит в тепловую и вызывает дополнительный разогрев зоны контакта. Удар в момент соприкосновения с поверхностью детали вызывает уплотнение металлизованного слоя и снижает его пористость до 10-20 %.

Электродуговой металлизацией можно получить слои в широком диапазоне толщин от 10 мкм до 1,5 мм для тугоплавких металлов и 3,0 мм для легкоплавких. Производительность электродуговой металлизации составляет 3-20 кг/ч.

Металлизованный слой может наноситься на наружные и внутренние поверхности конструкций под углом распыления расплавленного металла по отношению к поверхности детали от 45° до 90°.

Для получения высокого качества покрытия струю распыленного металла направляют перпендикулярно к обрабатываемой детали и выдерживают расстояние от сопла металлизато-ра до изделия (детали) не более 150-200 мм. В табл. 3.

4 представлены данные о влиянии дистанции распыления на характеристики металлизованного слоя.

Таблица 3.4. Физико-механические свойства покрытия при разной дистанции металлизации. 

Свойства* Расстояние от сопла до детали, мм
25 50 75 100 200 300
Прочность сцепления, МПа 110 120 130 140 140 130
Содержание в покрытии оксидов, % 8 10 15 18 30 45
Общая пористость, % 6,71 6,71 5,9 6,13 7,5 8,0
Твердость покрытия (HV) 216 225 309 280 224 195
  • Предел прочности, МПа:При растяжении
  • При сжатии
  1. 160
  2. 1510
  • 200
  • 1450
  1. 220
  2. 1200
  • 200
  • 1020
  1. 160
  2. 850
  • 120
  • 570
*Покрытия получены при силе тока 90 А и напряжении 30 В.

С целью повышения эффективности нанесения покрытий электрической дугой ее интенсифицируют, обдувая потоком газа, накладывая на нее электромагнитные поля или применяя разряды с очень высокой плотностью тока на электродах.

Высокую плотность тока получают уменьшением сечения электродов или применением сильноточных разрядов. Уплотнение металлизованных слоев обеспечивают, совмещая процесс напыления и дробеструйной обработки.

Дробь направляется так, что ее удары вызывают пластическую деформацию только что напыленного слоя.

Поверхность, предназначенная под металлизацию, должна быть очищена от грязи, масел, ржавчины. Подготовку поверхности чаще всего производят дробеструйной (пескоструйной) обработкой. Перед обработкой поверхности обезжиривают.

Для обеспечения удовлетворительной адгезии время между операциями подготовки и металлизации не должно превышать 2-х ч.

Для снижения термических внутренних напряжений процесс металлизации следует вести с перерывами между отдельными проходами, не допуская перегрева металлизируемой поверхности.

Вначале металл наносят на участки детали с резкими переходами, углами, галтелями, уступами, а затем осуществляют металлизацию всей поверхности, равномерно наращивая металл. Требуемые размеры, качество отделки и правильную геометрическую форму поверхностей, покрытых распыленным металлом, получают при окончательной механической обработке.

Металлизацию с последующей окраской применяют для защиты стальных металлоконструкций, относят к комбинированными покрытиям.

Срок службы комбинированных покрытий за счет синергизма существенно больше, чем сумма сроков службы каждого слоя в отдельности, поэтому их следует применять для долговременной защиты от коррозии стальных конструкций, которые будут эксплуатироваться в средне- и сильноагрессивных средах внутри зданий, на открытом воздухе и под навесами, а также в жидких органических и неорганических средах. Покрытия, полученные методами электродуговой металлизации, применяют для защиты стальных конструкций и железобетонных опор мостов, топливных резервуаров, трубопроводов, оборудования, используемого в тепловых сетях, нефтяной и химической промышленности.

Присадочные материалы

Выбор материала для нанесения покрытия зависит от условий эксплуатации и основных изнашивающих процессов, протекающих на поверхностях. Основным видом присадочного материала является непрерывный проволочный электрод. Применяют как проволоки сплошного сечения, так и порошковые диаметром от 1,0 до 2,5 мм. Скорость подачи проволоки варьируется от 220 до 850 м/ч.

Проволоки сплошного сечения используются преимущественно для создания покрытий на поверхностях под неподвижные посадки (из малоуглеродистых сталей Св-08, Св-10ГА) и подвижных соединений (из высокоуглеродистых сталей Нп-50, Нп-85 и легированных сталей Нп-30Х13, Нп-40Х13, Нп-60Х3В10Ф). Для получения покрытий с высокой твердостью используют порошковые проволоки.

Для создания антикоррозионных покрытий применяются высоколегированные проволоки на железной основе (Св-08Х18Н8Г2Б, Св-07Х18Н9ТЮ, Св-06Х19Н9Т, Св-07Х19Н10Б, Св-08Х19Н10Г2Б, Св-06Х19Н10М3Т), а также проволоки из цветных металлов (никеля, цинка, меди и др.).

Основными цветными антикоррозионными материалами, наносимыми способом электродуговой металлизации на стальные конструкции и изделия, являются цинк, алюминий и их сплавы.

Цинковые покрытия являются коррозионностойкими в морской воде и в условиях морской атмосферы.

Наибольшее влияние на скорость коррозии цинка в индустриальной атмосфере промышленных городов оказывает содержание в ней окислов серы, а также других веществ (например, хлора и паров соляной кислоты), образующих с цинком гигроскопические соединения.

Алюминий по своим химическим свойствам очень активен, но в присутствии окислителей покрывается защитной пленкой, резко понижающей его химическую активность. Коррозионная стойкость алюминия зависит от условий, в которых происходит коррозия. В сильно загрязненной атмосфере алюминий корродирует во много раз быстрее, чем в чистом воздухе. Алюминий стоек в горячей и мягкой воде.

Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:

Источник: https://ECM-zink.ru/info/stati/elektrodugovaya-metallizacziya.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector