Некоторые примеры применения покрытий

Защитная втулка вала для химической промышленности. От воздействия кислот - окись алюминия, от воздействия щелочей - окись хрома

Гидроцилиндр. Покрытие алюминий-железо-бронза наносится электродуговой

металлизацией.

Фланец подшипника - покрытие 13% хромистая сталь.

Подшипниковая втулка - алюминиевая бронза (А1 Вг-8 Ре).

Эта пара деталей используется для сельхозмашин.

Волочильный барабан проволоки с керамическим покрытием (А1₂0₃или Сг₂0₃). Шлифованная или полированная поверхность имеет очень низкий коэффициент скольжения. Чрезвычайно высокая твёрдость покрытия гарантирует длительный срок службы.

Приводной вал насоса, в местах уплотнений покрыты сталью 1.4571 и окисью хрома. Шлифован.

Сопло ракетного двигателя. Высокотемпературная защита из окиси циркония/окиси иттрия. Нанесено газопламенным распылением керамических стержней.

Ввод в эксплуатацию комплекса оборудования для струйно-абразивной беспылевой подготовки поверхности и электродуговой металлизации (ЭДМ) для антикоррозионных и износостойких покрытий на трубы нефтедобывающей промышленности, г. Москва.

Детали железнодорожного транспорта

Напылённые покрытия образуются при ударе расплавленных частиц, образовании и затвердевании ламеллей параллельно подложке. Ламелли имеют толщину несколько сотых миллиметра и придают покрытиям анизотропные свойства. Между ламелями имеются маленькие поры и окислы. Такая гетерогенная структура имеет меньшую прочность, чем исходный материал. С другой стороны слоистая структура имеет преимущества при трении скольжения и термоударах.

Высокая проникаемость покрытий может оказаться недостатком в коррозионной среде, что приведёт к коррозии под покрытием. Но можно провести уплотнение (закрытие) пор последующим импрегнированием покрытия различными методами, например, искусственными смолами и т.д. Для выбора уплотнителя решающим являются условия эксплуатации деталей. Применением смазывающих уплотнителей можно улучшить свойства скольжения напылённой поверхности или наоборот уменьшить. Положительное влияние пористости проявляется в парах трения для сохранения смазки. Это приведёт к относительно лучшей смачиваемости, улучшению гидродинамического эффекта при ударных нагрузках и существенному улучшению антизадирных свойств. При местном нагреве смазка может расширяться и выходить из пор на поверхность трения. В некоторых случаях из-за пористости важным является повышенная вязкость покрытия, а также высокая стойкость к термоударам вследствие внутренней компенсации температурных удлинений.

Наконец, из-за пористости понижается модуль упругости, что для многих случаев применения, главным образом, для демпфирующего эффекта, может быть полезным.

Твёрдость поверхности

Определение твёрдости напылённых слоёв вследствие гетерогенной структуры в большинстве случаев вызывает проблемы. Из-за относительно малой толщины покрытия отпадают измерительные методы с большими нагрузками, показывающие хорошие средние значения. Способы измерения при малых нагрузках зависят от случайного положения измерительного отпечатка, что может привести к определению очень малой величины из-за попадания в скрытую пору. Для композиционных материалов наоборот может быть получена экстремально большая величина при попадании на твёрдую частицу, находящуюся в мягкой матрице. Поэтому в большинстве случаев используют измерение микротвёрдости с лучшим определением отпечатка, или используют методы царапания и рисок, допускающих широкий разброс измеряемых величин. Нужно иметь ввиду, что анитропия, обусловленная слоистой структурой, имеет влияние на измерение твёрдости. В целом можно констатировать, что в силу особенностей покрытия твёрдость покрытий не определяет его износостойкость, как это проявляется у массивных (литых) материалов. Часто наблюдается, что напылённое покрытие с низкой твёрдостью превосходит массивный (литой) материал с высокой твёрдостью по износостойкости.

Толщина покрытий

Из техники покрытий известно, что склонность к образованию трещин сильно возрастает с ростом толщины слоя. Это относится и к напылённым покрытиям, поскольку, в сущности, напылённое покрытие имеет слоистую структуру с порами, состоящую из многих высокопластичных микропластин. Необходимо учитывать опасность образования трещин у толстых покрытий, которые часто делают из желания возможно большего запаса для износа или многократной механической обработки. Эта опасность, прежде всего, имеет место для твёрдых покрытий, например, при сильной разнице поведения при тепловом удлинении материалов покрытия и основы. Если всё же необходимо нанести толстое покрытие, то используют промежуточные слои, обеспечивающие сцепление и выравнивание напряжений.

Коррозионная стойкость

Коррозионностойкость напылённых покрытий в основном определяется следующими тремя факторами: Материал покрытия: возможно нанесение покрытий из многих коррозионностойких материалов. При этом надо иметь в виду, что при распылении происходит изменение сплава. Так, например, для нержавеющих и кислотостойких сталей может наступить обеднение хрома на краях микропластин, тогда после напыления эти материалы только условно могут служить защитой от коррозии и кислот. Если распыляют чистые элементы, например, никель или хром, изменений не наблюдается. Особенно коррозионностойкими являются керамические материалы.

Пористость: она пагубно сказывается на коррозионной стойкости покрытий. Рекомендуется поры уплотнять.

Подложка: из вышеизложенного следует, что при неуплотнённых порах материал подложки должен быть коррозионностойким. Лучшим сочетанием является коррозионностойкая сталь и керамическое покрытие.