Metalizarea in jet de plasma atmosferica
Reprezentarea schematica a procesului de metalizare in jet de plasma.
Procesul de metalizare cu plasma are la baza pulverizarea unui material (pulbere ceramica, metalica, etc) topit in jetul de plasma pe un suport pentru a obtine o acoperire. Procedeul a fost inventat in 1920 de H. Gerdien in Germania. Sistemele comerciale au aparut dupa 1950.
Materialul sub forma de pulbere este injectat in jetul de plasma care are o temperatura foarte ridicata 10.000-16.000 grade C si peste 3000 m/s. In jet pulberea este incalzita rapid si accelarata la viteze peste 600 m/s..
Pulberea ajunsa la punctul de inmuiere este proiectata pe substrat unde se raceste brusc formand acoperirea. Acest procedeu realizat corect este numit „Proces rece” deoarece temperatura materialului substrat poate fi mentinuta scazuta in timpul procesului evitandu-se deformarile, schimbarile metalurgice, sau distorsiunile in substrat.
Pistolul de metalizare in plasma este compus dintr-un anod de cupru si un catod de wolfram, ambele fiind racite cu apa. Gazul de plasma curge in jurul catodului si prin anod care are forma unei duze.
Plasma este initiata printr-o descarcare sub tensiune mare (>10.000 V), ducand la ionizarea locala a gazului de plasma care devine bun conducator electric pentru un arc de curent continuu ce se formeaza intre catod si anod. La trecerea prin arcul electric gazul se disociaza si se ionizeaza formand plasma.
La iesire din duza ionii se recombina cedand energia absorbita intr-un timp foarte scurt, ceea ce duce la formarea unui jet de plasma foarte fierbinte. In acest jet este injectata pulberea dintr-un dozator. Pulberea este imediat incalzita pana la punctul de inmuiere si accelarata pe distanta de pulverizare 25 -150 mm la 450 – 650 m/s.
Procesul de metalizare in plasma este folosit cel mai adesea in conditii atmosferice normale avand denumirea APS. Se practica si metalizarea in camere vacumate in care s-a introdus un gaz de protectie la presiune scazuta, procesul numindu-se VPS sau LPPS.
Metalizarea in jet de plasma are avantajul ca poate folosi materiale cu punct de topire foarte ridicat cum ar fi refractarele sau ceramicele. Procesele de combustie (AC-HVAF, HVOF) nu pot depune aceste tipuri de materiale.
Scut termic din ZrO2-8%Y2O3 pe o galeria de evacuare auto
Scut termic din ZrO2-8%Y2O3 pe o paleta de turbina
Microstructura depunerii cu pulbere nanometrica de ZrO2-8Y2O3
Durificare supapa sferica prin metalizare cu pulbere ceramica la peste 1.100 HV