Els processos bàsics per al recobriment ceràmic d'acer H13 inclouen principalment la polvorització de plasma (APS), la polvorització de flama d'alta -velocitat (HVOF) i la deposició física de vapor (PVD). Cadascun d'aquests tres mètodes té el seu propi èmfasi en termes de principis d'equip, paràmetres de procés i escenaris aplicables, però tots requereixen tres etapes principals: pretractament del substrat, polvorització/deposició i post-tractament.
I. Procés general de pretractament (compartit per tots els processos)
Independentment de la tecnologia de recobriment utilitzada, el substrat d'acer H13 ha de sotmetre's a un pretractament rigorós per garantir la força d'unió:
Desgreixatge i neteja: Traieu l'oli superficial amb acetona o neteja per ultrasons.
Sorra i rugositat: Sorra la superfície amb abrasiu Al₂O₃ (60-80 malles) per millorar la rugositat de la superfície (Ra superior o igual a 3,2 μm) i millorar l'adhesió mecànica.
Tractament de preescalfament: escalfeu la peça a 150-200 graus per reduir les diferències d'estrès tèrmic durant la polvorització.
II. Explicació detallada de tres processos principals
1. Projecció de plasma (APS)
Utilitza un arc de plasma d'alta -temperatura per fondre la pols de ceràmica i ruixar-la a gran velocitat sobre la superfície del substrat.
Passos del procés:
1. Generació d'arc de plasma: un gas mixt Ar/N₂/H₂ s'ionitza mitjançant un arc elèctric per formar un raig de plasma amb temperatures de fins a 15.000–20.000 K.
2. Alimentació i fusió de pols: Al₂O₃, ZrO₂ o Al₂O₃-TiO₂ en pols s'introdueix al raig i s'escalfa fins a un estat fos o semi-fos.
3. Deposició d'alta -velocitat: la pols impacta el substrat a una velocitat de 200 a 600 m/s i es refreda ràpidament per formar un recobriment.
4. Paràmetres de control: corrent 100–600 A, voltatge 30–80 V, velocitat d'alimentació en pols 10–30 g/min
5. Característiques: pot ruixar diversos materials ceràmics; gruix del recobriment 100-200 μm, porositat aproximadament 2-5%.
6. Polvorització amb flama d'alta-tensió (HVOF): aconseguir una deposició densa de recobriment generant un corrent de flama supersònica mitjançant la combustió de combustibles (com ara querosè o hidrogen) i oxigen d'alta pressió-.
2. Passos del procés de ruixat amb flama d'alta -tensió (HVOF):
Reacció de combustió: el combustible i l'O₂ cremen contínuament a la cambra de combustió, produint una flama a alta -temperatura de 2900-3000 graus.
Acceleració de gas: el gas s'expandeix a través d'un broquet de Laval, formant un raig supersònic de 1500-2000 m/s.
Acceleració i deposició de pols: la pols ceràmica (com ara WC-Co, Cr₃C₂{-NiCr) s'escalfa fins a un estat plàstic i impacta el substrat a gran velocitat, formant un recobriment d'alta-adhesió.
Paràmetres típics: distància de polvorització 150-300 mm, la força d'unió del recobriment pot arribar a superar els 70 MPa.
Característiques: Porositat<1%, high bonding strength, suitable for high wear resistance and fatigue resistance conditions.
3. Deposició física de vapor (PVD)
En un entorn de buit, el material objectiu s'atomitza físicament i es diposita a la superfície del substrat per formar una pel·lícula.
Passos del procés:
Aspirar: evacuar la cambra a més de 10⁻³ Pa per garantir un ambient net.
Neteja d'ions: introduïu gas Ar i apliqueu un biaix negatiu per generar ions d'argó que bombardegen la superfície de la peça, activant i eliminant òxids.
Deposició de pel·lícules: utilitzeu l'evaporació d'arc o la catàctica de magnetrons per vaporitzar dianes metàl·liques com ara Ti i Cr, que reaccionen amb N₂ per formar recobriments durs com TiN i CrN.
Control de deposició: temperatura de 200 a 500 graus, velocitat de deposició de 0,1 a 1 μm/h, gruix de pel·lícula normalment de 2 a 5 μm.
Característiques: recobriment dens i no-porós amb un acabat superficial elevat, adequat per a motlles de precisió i aplicacions anti-adherència.
III. Post-tractament i control de qualitat
Refredament lent: refredar lentament a temperatura ambient després de la polvorització per evitar esquerdes per estrès tèrmic.
Acabat superficial: polit o polit segons sigui necessari per garantir la precisió dimensional.
Mètodes de prova:
Prova de microduresa (HV)
Prova d'adhesió (estàndard ASTM C633)
Anàlisi metal·logràfica i observació SEM de l'estructura del recobriment
