Оборудование для напыления металлов своими руками

Плазменное напыление металлов

Напыление плазменное, которое иногда называют диффузионной металлизацией, образуется вследствие термического диссоциации атомов металла под воздействием высокотемпературной плазмы с последующим осаждением и диффундированием внутрь заготовки. Это простой и дешёвый способ формирования покрытий.

Особенности и назначение плазменного напыления

Особенность покрытия — пластинчатая зернистая структура, возникающая в результате термической диффузии мелких частиц.

Стадии плазменного напыления металла:

1. Ионизация частиц.
2. Распыление.
3. Осаждение.
4. Затвердевание.

На каждом из этапов необходимо проводить контроль температуры и скорости движения напыляемых частиц.

Осаждение представляет собой совокупность двух, одновременно протекающих процессов – химической связи, которая активируется вследствие высоких температур в зоне обработки, и механических взаимодействий, обусловленных повышенной кинетической энергией частиц напыляемого металла. Дополнительным интенсифицирующим фактором считается наличие промежуточной среды – газа/жидкости — молекулы которой ускоряют и стабилизируют процесс металлизации. При этом образуются дополнительные соединения, улучшающие качество напылённого слоя. Например, азот формирует высокотвёрдые нитриды металлов, гелий предотвращает окисление поверхности, а медь улучшает условия трения.

Процесс используется для формирования оптимальных характеристик поверхностного слоя, а также как метод восстановления изношенных стальных деталей.

Технология процесса напыления

Исходный материал подается в столб плазмы в форме порошка или проволоки. Ионизированные газы высвобождают активные молекулы газов, некоторые из которых (например, водород) дополнительно поднимают температуру внутри плазменного столба, ускоряя процесс превращения молекул исходной заготовки в парообразное состояние. В результате ускоряется оседание движущихся частиц на подложку. Ионизация возможна не только из газа, но и из жидкости, испаряющейся в столбе дуги.

Напыляющие порошки разнообразят состав и свойства покрытий, поскольку в мелкодисперсное состояние может быть переработан широкий спектр металлов.

Плазменное напыление осуществляется в результате:

• Инициализации плазмы высоковольтным разрядом, который образует электрическую дугу постоянного тока, образующуюся между двумя электродами — медным анодом и металлическим катодом (чаще – вольфрамовым). Электроды должны постоянно охлаждаться;
• Генерирования потока высокотемпературного ионизированного плазменного газа, который обычно состоит из аргона/водорода или аргона/гелия;
• Нагрева газа, с последующим ускорением его движения через сужающееся сопло;
• Переноса мелкодисперсного порошка в плазменной струе на подложку.

Высококачественное покрытие образуется вследствие сочетания высокой температуры (до 15000°C), концентрированной тепловой энергии плазменной струи, инертной среды распыления и скоростей частиц, достигающих 300 м/с.

Последующая обработка покрытия

Процесс распыления в потоке плазмы ограничен материалами, которые имеют более высокую температуру плавления, чем пламя. При более низких температурах и скоростях (до 40 м/с), энергетические характеристики движущихся частиц уменьшаются, что приводит к окислообразованию, пористости и наличием различных включений в готовом покрытии. Снижается прочность сцепления и адгезии между покрытием и подложкой. Такие покрытия подвергают шлифовке или полированию. В обоснованных случаях предусматривается термическая обработка – закалка, отпуск, нормализация.

Оборудование плазменного напыления

Для диффузионной металлизации производят три вида устройств – со сжиганием кислородной смеси, с подачей инертного газа и с термическим разложением жидкости. Толщина покрытия достигает 100…120 мкм.

Установки плазменного напыления, использующие энергию высокоскоростной кислородной плазмы, работают при гиперзвуковых скоростях газа, достигающих 1600…1800 м/с в момент удара струи по подложке. Так производят плазменное напыление износостойкими карбидами металлов, когда не требуется полного расплавления ионизированных частиц.

Оборудование, где поток плазмы формируется в струе инертного газа, используется для производства покрытий, требующих сочетания хорошей износостойкости и ударопрочности. Нагрев приводит к тому, что газ достигает экстремальных температур, диссоциирует и ионизируется.

Установки третьего типа выполняют металлизацию в конечный момент формообразования поверхности или полости электродуговым разрядом, сжатым поперечным потоком рабочей среды. Такие установки наиболее производительны. В качестве примера рассмотрим станок типа «Дуга-8М», состоящий из следующих узлов:

1. Инструментальной головки с электрододержателем.
2. Герметизированной рабочей камеры.
3. Насосной станции.
4. Резервуара с диэлектриком.
5. Генератора плазмы.
6. Узлов контроля и слежения.

Диффузионная металлизация происходит так. Исходное изделие фиксируется в рабочей камере и герметизируется. Электрододержатель с электродом (имеющим сквозное отверстие) устанавливается над заготовкой, после чего через зону обработки производится прокачка среды под высоким давлением. Включается генератор плазмы, и производится перемещение электрода до момента пробоя межэлектродного промежутка. Высокая концентрация тепловой мощности в дуге приводит к размерному испарению материалов электрода и рабочей среды. В результате одновременно происходит съём металла и насыщение поверхности атомами элементов.

Оборудование для плазменного напыления своими руками изготовить крайне сложно, поскольку кроме мощных источников питания, необходимых для создания дугового разряда, необходимы высокоточные узлы подачи рабочей среды к плазменному столбу.

Расходные материалы

Выбор исходных материалов определяется свойствами покрытия и стоимостью его получения.

Металлы. Предпочтение отдают интерметаллидам алюминия, железа, титана, никеля и кобальта, потому что они имеют высокие температуры плавления и сравнительно невысокие плотности, что уменьшает энергоёмкость плазменного напыления.

Самофлюсующиеся порошки. Используются порошки самофлюсующихся сплавов (типа бор-кремний). В процессе обработки расплавы порошков образуют металлургические соединения, устойчивые к коррозии и износу.

Минералокерамика. Для плазменного напыления используют исходные материалы, содержащие алюминий и кремний: они не дают трещин или отслаиваний. Добавка железа, марганца, меди, цинка и магния приводит к улучшению свойств покрытия.

Металлоорганические соединения. Используются преимущественно неполярные жидкости, которые хорошо растворяются в минеральных и синтетических маслах малой вязкости.

Источник

Установка ионно-плазменного (магнетронного) напыления. Часть 1

Здравствуйте беспокойные умы. Сегодня речь пойдет об установке магнетронного напыления, полностью спроектированной и изготовленной своими руками.

Для начала я вкратце постараюсь ответить, для чего нужны подобные установки и что же такое, ионно-плазменное распыление.

Мишень — это тот материал, который распыляется.
Подложка — это, то на что происходит напыление.

Установки такого рода позволяют формировать на подложках тончайшие слои токопроводящих материалов (в основном металлов). В качестве подложек может использоваться как токопроводящий, так и диэлектрический материал. А для того чтобы сформировался нанослой, например какого либо металла на подложке, требуется сначала хорошенько атаковать металл плазма-образующими ионами, для этого используют зажжение плазмы тлеющего разряда при пониженном давлении и магнетрон в качестве ловушки для электронов.

Давайте рассмотрим простейшую схему магнетрона и его работу, и вы поймете, почему он является ловушкой (постараюсь без особой научности, но думаю, что многие будут против, так как некоторые моменты без этого не объяснить, но я постараюсь).

Классический тлеющий разряд загорается при постоянном токе, и ток течет от анода к катоду. Катодом является плоская мишень, под которой находится кольцевой магнит. Электроны летящие от катода, ионизируют газ в объеме, ионы которого попадают в мишень, из нее выбивают атомы которые вновь сталкиваются с электронами, тем самым их часть ионизируется… В общем образуется электронная лавина, которая закручивается магнитным полем и не дает им после столкновений улететь, тем самым магнит удерживает электроны и при этом увеличивается образование атомов, которые осаждаются на подложке, тем самым формируя пленку.

А теперь от теории к практики. Так как я занимаюсь различными плазмохимическими технологиями при атмосферном давлении, то через какое-то время возник интерес и к пониженному давлению. Источник питания тлеющего разряда у меня уже имелся в наличии, его я сделал давно. И после покупки вакуумного насоса, начались эксперименты, которые выявили некоторые трудности при работе с пониженным давлением.

Подводя итоги этой части статьи, можно сказать, что работа движется, получается немалый опыт и дополнительные знания. На данный момент, готов корпус в железе, он будет покрашен, после чего начнется сборка.

Статью специально не стал раздувать, потому что в роликах многие вопросы освещены, а если нет, то в комментариях я постараюсь на все ответить.

Источник

Холодное газодинамическое напыление «БУРАТИНО»

#1 Леха ибн ИВАНЫЧ

Популярное сообщение!

Здравствуйте, зовут меня Алексей. Вот создал себе ещё одну технологию. Идея витала уже давно, поднабравшись знаний в инете, взялся за работу. В общем вот, что у меня получилось.

Что назвать началом, не знаю. Начну с самой крупной детали. Корпус, металл 1мм.

Кромка гиб. Загибаю края корпуса для жёсткости.

Сложил детали корпуса для примерки.

Вырезал отверстия для питателей, и опять примерка.

Сделал ручку для нагревательного блока. Ручка изготовлена из автомобильной шпатлёвки.

Несколько ранее изготовил питатель. В последствии после испытаний на оригинальном порошке, пришлось переделать внутренний конструктив. Что работает на крупном порошке, очень плохо работает на мелком. В общем, нашёл оптимальную конструкцию, которая работает на обеих фракциях.
Блок управления экспериментальный, всегда разбиваю электронику на отдельные блоки и только после испытаний, объединяю в одну целую плату.

Почти готовое изделие)) Попескоструил и оставил на улице, небольшой дождь и. пришлось пескоструить заново.

Далее покраска, обклейка, сборка, настройка. В итоге имеем готовое, рабочее изделие.

Прошу прощения за отсутствие фотографий с внутренностями питателя и нагревательного блока. Позвольте утаить конструктив этих элементов. При изготовлении этих блоков, пришлось сильно поломать голову, особенно намучился с изготовлением керамики нагревателя.

Особая благодарность моему другу (которого ни разу не видел в живую) Александру «Миротворцу» за безвозмездно предоставленные порошки для напыления. Санёк, снимаю перед тобой шляпу, спасибо тебе !

И напоследок, видео работы данного прибора

Конкурсная работа № 29, Техническая номинация Конкурса сварщиков «Делаем своими руками»

Генеральный спонсор конкурса
Компания «ArMiG» — все для сварки и резки. Победитель в номинации «Лучший поставщик» концерна ESAB в России 2014 года.

Курю-бухаю, напыляйки справляю.

#2 Леха ибн ИВАНЫЧ

Популярное сообщение!

Поигрался сегодня с «БУРАТИНОЙ»))) Напылил на алюминиевую пластину медь и попробовал паять. мммм, паяется, держится.

Видео этой пайки. Не знаю по чему пустой экран, но видео там есть.

Кино, как я распаивал радиатор.

Ну и естественно вскрытие.

Курю-бухаю, напыляйки справляю.

#3 Nail02

Просто какие то высокие технологии для меня 🙂 ! Я сегодня простой радиатор от газели запаять не смог, завтра повезу к настоящим специалистам, а тут напыление даже не думал что такой прибор можно просто самому собрать. Большой вам респект !

#4 dentws

Нет слов.

Быть или не быть, вот в чем вопрос. Достойно ль

#5 Hlorofos

Модератор

Cообщений: 4 936

• Город: Донецк РФ

Леха, Диметовцам пошли видео, пусть застрелятся

#6 Леха ибн ИВАНЫЧ

Курю-бухаю, напыляйки справляю.

#7 Alex69

Так, так, так. Следующей поделкой должна быть миниатюрная гаражная атомная станция. Причем из материалов со свалки. Я так полагаю, у Вас должно получиться.

#8 Sakhalin_Cat

Участник

Cообщений: 2 049

• Город: Южно-Сахалинск

Поигрался сегодня с «БУРАТИНОЙ»))) Напылил на алюминиевую пластину медь и попробовал паять

Красавчик. Так держать, прикольный аппарат.

#9 and21104

Рукастый. Респект и уважуха.

Сообщение отредактировал and21104: 13 Август 2015 09:27

#10 weldstar

В чем смысл такой публикации? Да просто потешить свое тщеславие. Показать, что «я такой умный и крутой. Сделал, а другим не скажу как».

Если проект коммерческий, то пусть человек им деньги зарабатывает, а не хвастается перед людьми, далекими от этого.

Я считаю, что на форумах, таких как этот, публикации должны быть открытыми, которые имеют полезность и повторяемость другими людьми, полноценно раскрывающими конструкцию. Иначе это бесполезная, никому не нужная информация. Поэтому такие конструкции не должны участвовать в конкурсе.

#11 Nub

Поэтому такие конструкции не должны участвовать в конкурсе.

#12 NURA

Дас ист ФАНТАСТИШ . Вагон уважухи !

#13 Isperyanc

weldstar , до коммерческой стадии есть стадии предшествующие ей.

#14 Миротворец

Администратор

Cообщений: 7 250

• Город: г. Иркутск. Александр, можно на ты

В чем смысл такой публикации? Да просто потешить свое тщеславие. Показать, что «я такой умный и крутой. Сделал, а другим не скажу как».

Если проект коммерческий, то пусть человек им деньги зарабатывает, а не хвастается перед людьми, далекими от этого.

Я считаю, что на форумах, таких как этот, публикации должны быть открытыми, которые имеют полезность и повторяемость другими людьми, полноценно раскрывающими конструкцию. Иначе это бесполезная, никому не нужная информация. Поэтому такие конструкции не должны участвовать в конкурсе.

Вообще все брендовые фирмы, к которым относятся обе вышеуказанные из документации дают только многостраничную чушь о том, что не следует пальцы в розетку совать, чтобы не убило, и о том как электрод вставлять в электрододержатель. Но зато ни фига не дают схем и описания работы

Даже бренды не дают такой информации, а у него всё по правилам конкурса.

#15 psi

Западная Якутия звонить в любое время 89142527650 хэш тэг #ykt_master

#16 aleksey 13

Присоединяюсь к поздравлениям, молодец.

#17 cimon

#18 and21104

В чем смысл такой публикации? Да просто потешить свое тщеславие. Показать, что «я такой умный и крутой. Сделал, а другим не скажу как».

Если проект коммерческий, то пусть человек им деньги зарабатывает, а не хвастается перед людьми, далекими от этого.

Я считаю, что на форумах, таких как этот, публикации должны быть открытыми, которые имеют полезность и повторяемость другими людьми, полноценно раскрывающими конструкцию. Иначе это бесполезная, никому не нужная информация. Поэтому такие конструкции не должны участвовать в конкурсе.

Походу кого то «задело». Я вот такой проблемы не вижу. ОН ЭТОТ прибор ВЫСТРАДАЛ и почему кому то, что то должен пояснять. Иваныч не обращай на завистников внимание. я в молодости радиоэлектронные устройства собирал, представляю сколько всего надо предусмотреть. Еще раз спасибо за публикацию

Сообщение отредактировал and21104: 13 Август 2015 19:07

#19 Леха ибн ИВАНЫЧ

1. В чем смысл такой публикации?

2. Да просто потешить свое тщеславие. Показать, что «я такой умный и крутой. Сделал, а другим не скажу как».

3. Если проект коммерческий, то пусть человек им деньги зарабатывает, а не хвастается перед людьми, далекими от этого.

4. Я считаю, что на форумах, таких как этот, публикации должны быть открытыми, которые имеют полезность и повторяемость другими людьми, полноценно раскрывающими конструкцию. Иначе это бесполезная, никому не нужная информация. Поэтому такие конструкции не должны участвовать в конкурсе.

1. Есть конкурс, Есть техническая наминация. Есть участники, есть изделия и кто чего сделал, тот того и показал. Есть люди, которые в личных беседах видели мои удачи и порожения в этой битве с наукой и техникой. Так что, мне надо выло сидеть и молчать как рыба об лед? Или делать чегото по проще? Я вообще то, я трудности люблю преодолевать и с красивыми девушками сплю только в ГАМАКЕ и СТОЯ.

2. Конечно да. А как же иначе. Только ПОНТЫ и ни чего другого! Как говорится ПОНТ двигатель ПРОГРЕССА.))) А ещё, я очень хочу ПОБЕДИТЬ, и главный приз в моём случае, был бы как раз к стати. Изолированая маска с фильтром, очень к стати сочитается с этим ПРИБОРОМ. Особенно она может продлить мне ЖИЗНЬ, так как порошки мелкие и не каждый респиратор с ними справляется.

3. Проект может стать и комерческим, но это уже решать не тебе, пока это ещё одна моя самодельная технология, которая мне обошлась в «ТРИ» копейки и которая будет меня кормить в любом городе РФ (ранее я ездил тудой со своим сварочником и прозивёл ФУРОР) , Как по твоему, я должен был ехать без него и работать на тяжёлой стройке, а не на лёгкой сварке.

4. Полное раскрытие конструкции, поможет только гОсподам ПОтДЕЛКИНЫМ, от которых будет больше вреда, чем пользы, а если один человек, не понимающий сразу в электронике, програмировании, схемотехнике, силовой электронике, в газо динамике и ещё порядка пяти отраслей НАУКИ и ТЕХНИКИ, то это просто без позезная информация для него. И по этому, тот кто не понимает , или точнее ПОНИМАЕТ так как ты, он НЕ ДОЛЖЕН ГОЛОСОВАТЬ ЗА МОЙ ПРОЕКТ. Чего и от тебе я желаю.

ps. Администрация. прошу проконтролировать голосование, и если этот товарищь отдаст за меня голос, я НАСТАИВАЮ его АНУЛИРОВАТЬ вопреки всем правилам конкурса.

Забыл добавить по п.4. А ещё попробуй поэксперементируй с КЕРАМИКОЙ, просто возьми и сделай (грубо скажем) барабан для РЕВОЛЬВЕРА из керамики, что бы он выдерживал и темпиратуру, и вибрации, ну и естественно без ПОСТОРОННЕЙ помощи, опираясь на интернет (в котором ни кто ни чего не расказывает) и собственной интуиции Так что, кактотак.

pps. Прости, что поставил тебе МИНУС, просто попробуй спустится на Землю, если не получается, попроси МОДЕРАТОРОВ (людей из мордера) сбить тебя на землю. МИНУС, это большёй Марсианский ПЛЮС, так что, не обижайся, с МИНУСАМИ не я был первый, а это чего то значит.

Сообщение отредактировал IGBT ибн ИВАНЫЧ: 13 Август 2015 20:15

Источник