Прочность сцепления покрытия с основой (адгезия)

 

При ГТИ прочность сцепления в значительной степени определяется состоянием поверхности – наличием загрязнений и активностью поверхности, обусловленной видом обработки (механическая, струйная, электрохимическая и др.).

Идеально чистую, ювенильную поверхность металлы могут иметь только в вакууме. На воздухе все микровыступы и впадины мгновенно покрываются окисными пленками и др. видами загрязнений рис. 31.

 

 

Рис. 31 – Схема состояния металлической поверхности на воздухе

 

По данным К.А. Кочергина: А – глубинный слой металла; Б – поверхностный слой, разориентированных механической обработкой кристаллов с прослойками окислов; В – оксидный слой; Г – адсорбированный слой кислородных атомов и нейтральных молекул; Д – слой водяных паров; Е – слой жировых молекул; Ж – ионизированные пылевые частицы; а – прочная пленка оксидов и кислорода; б – рыхлая пленка [13].

Толщина слоев составляет от единиц до десятков мкм. Например, толщина пленки паров Н₂О – 50…100 молекул (по высоте); жировых – столько же или больше на несколько мкм даже после удаления жира бензином. Остается слой 10…100 молекул (по высоте). Пленки на поверхности остаются после любого вида механической обработки. Толщина зависит от времени выдержки изделия на воздухе.

Толщины пленок на поверхности различных металлов в атмосфере сухого воздуха после механической обработки

 

Металл	Толщина пленки, см	Промежуток времени, сек
Медь Al Fe Mo	3 х 10-7 12 х 10-8 2 х 10-7 (2…3) х 10-7

 

При рассмотрении прочности сцепления покрытий следует учитывать влияние на прочность сцепления следующих факторов состояния поверхности: (при вакуумном напылении)

1. Точечные дефекты. Они могут возникать в результате диффузии атомов из объема на поверхность кристалла. В решетке образуются свободные узловые объемы-вакансии. Такие дефекты называются «дефектами Шетки». При перемещении атомов между узлами решетки остаются свободные места, которые называются «дефектами Френкеля». Линейные дефекты поверхности – краевые и винтовые дислокации (выходящие на поверхность).

2. Поверхностная энергия (энергия свободных связей).

3. Адсорбция на металлической поверхности слоя молекул кислорода, которые прочно связаны с металлической основой.

 

8.3. Механизм и кинетика образования прочных связей покрытия с основой

Условия образования прочных связей при нагреве металла плазменным потоком, отмечаются наличием контакта струи с напыляемой поверхностью. Однако, условия контакта не обязательны. Вместе с тем, для повышения прочности сцепления на практике производят подогрев плазменным потоком подложки, что способствует увеличению прочности сцепления. Характер распределения тепла соответствует закону распределения вероятности Гауса:

где q_max - наибольший тепловой поток;

r - удаление (радиальное) от центра потока;

К - коэффициент сосредоточенности.

 

 

Рис.32 – Характер распределения теплового потока струи по поверхности напыляемого изделия.

Мощности плазмотрона: 1 – 18 кВт; 2 – 12 кВт; 3 – 6 кВт

 

Факторы, способствующие повышению прочности сцепления покрытий:

1. Распределение скоростей частиц в потоке должно быть по возможности равномерным.

2. Температура частиц оказывает существенное влияние на прочность сцепления покрытия и должна соответствовать Т_пл < Т_ч < Т.

3. Рекомендуется подогрев подложки до 200 ⁰С.

4. Очистка поверхности от оксидов и пленок перед напылением с выдержкой не более 1 часа.

5. Повышение энтальпии частиц.

6. Параметры кристаллической решетки частиц должны быть близкими к параметрам решетки подложки или оксидов (Fe или FeO ).

 

ГЛАВА 9.

ГИГИЕНА И ЭКОЛОГИЯ ГАЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАПЫЛЕНИЯ (ГТН)

Вредные выделения при ГТН

 

При ГТН имеют место следующие вредные факторы:

1. Насыщение воздуха парами распыляемых веществ: металлов, керамики и особенно пластмасс.

2. Ультрафиолетовое и инфракрасное излучение дуг, плазменных струй, газового пламени.

3. Излучение от покрытий.

4. Ионизирующие излучения покрытия.

5. Шумы.

6. Электрические и магнитные поля.

Особую опасность представляют аэрозоли, содержащие в твердой фазе оксиды металлов: Mn, Cr, Ni, Cu, Ti, Al, Fe, W – (вредность по убывающей).

Таблица 1 – Удельное выделение токсичных веществ при дуговой металлизации

Распыляемый материал	Интенсив- ность вы- деления пыли, ч/мин	Удельные выделения на 1 кг проволоки., г/кг
Пыль	Оксиды (в пересче- те на 1 г)	Аэрозоль, Cr	Аэрозоль, Mn
Св07Х25Н13     Св08Г2С   Порошковая проволока ПП-ММ-2				-	-

Ниже, в табл. 2 представлены данные химического состава аэрозоля при распылении различных материалов при дуговой металлизации.

Таблица 2 – Химический состав аэрозоля при оптимальном режиме напыления

Распыляемый материал	Удельное выделение на 1 кг проволоки, г/кг
FeO	MnO	SiO2	CrO3	Cr2O3	NiO
Св07Х25Н13 Св08Г2С ПП-ММ-2	52, 14 94, 52 82, 6	6, 40 3, 28 1, 46	0, 46 0, 43 0, 45	0, 55 - 0, 21	26, 8 - 16, 28	13, 6 - -

 

При электродуговой металлизации на количество выделений оказывает влияние тепловая мощность дуги, см.табл.3.

Из таблицы 3 видно, что с ростом тепловой мощности дуги существенно увеличивается количество вредных выделений.

 

Таблица 3 – Влияние эффективной тепловой мощности дуги на характер выделений при электродуговой металлизации

 

Распыляемый материал	Параметр дуги	Эффект. тепловая мощность дуги, КДж/с	Интенсив- ность выделения пыли, г/мин	Удельные выделения пыли, г/кг
Iд, А	Uд, В
Св07Х25Н13 (электроды d 2 мм)	280-300 240-260 220-240		9, 57 6, 72 5, 04
Св08Г2С ( d 2 мм )	280-300 240-260 220-240	30-32	9, 57 6, 75 5, 04
П Порошковая проволока ПП-ММ-2 ( d 2, 8 мм )			10, 24 8, 085 7, 51

 

ГЛАВА 10.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Ассамблея рычага толчка сцепления
2. Большепролетные и пространственные покрытия
3. Восстановление поверхностей детали гальваническими покрытиями
4. Выбор грузового крюка и проверка его на прочность
5. Двух- и многопролетные здания с двускатными покрытиями
6. Дефицит государственного бюджета и методы его покрытия
7. Защитные покрытия: металлические (анодные, катодные) и неметаллические. Химические покрытия.
8. Критерии расчета дорожных одежд на прочность
9. Латинское слово innovatio (обновление, улучшение) является основой английского слова innovation (инновация), имеющего в переводе на русский язык значения «нововведение, новшество».
10. Междуэтажные перекрытия и покрытия
11. Напряжение при растяжении (сжатии) призматических стержней. Расчет на прочность
12. Нормы и методы расчета на прочность