Natrysk plazmowy
Natrysk plazmowy – jedna z metod natryskiwania cieplnego. Plazma powoduje, że podczas natryskiwania plazmowego cząsteczki materiału w postaci proszku ogrzewane są i przyspieszane, a następnie transportowane w kierunku utwierdzonego materiału bazowego, gdzie tworzą strukturę tzw. splatów (eng. splats). Ostatecznie pokrywają materiał tworząc powłokę[1].
Proces natryskiwania plazmowego
W natryskiwaniu plazmowym stosuje się gaz plazmotwórczy, który stanowi zwykle argon z ewentualnymi dodatkami innych pierwiastków. Rozgrzany przepływającym w łuku prądem gaz plazmotwórczy ulega jonizacji i przechodzi w stan plazmy. Wydostaje się przez otwór w czole palnika wraz z rozgrzanym proszkiem metalicznym lub ceramicznym.[2]
Łuk plazmowy
Łuk plazmowy wytwarza się pomiędzy ujemną elektrodą wolframową a koncentrycznie umocowaną względem niej miedzianą anodą. Dochodzi do wyładowania elektrycznego w wyniku różnicy napięć oraz zajarzenia łuku plazmowego. Łuk plazmowy, przedstawiony na rysunku 2 ma temperaturę, w zależności od odległości od dyszy palnika, w zakresie 4000÷12000K, jednak może dochodzić nawet do 15000K. Przyspieszone cząstki w takim łuku osiągają prędkość od 500 do 2500 m/s.
Parametry procesu a jakość warstwy
Parametry procesu mają istotny wpływ na mikrostrukturę powłoki, dlatego ważne w procesie jest ich właściwe dobranie. Kluczowe dla natryskiwania plazmowego jest wytworzenie łuku plazmowego. Wpływają na to parametry, takie jak: natężenie prądu, stabilność plazmy, średnica dyszy palnika. Wpływ na efekt końcowy ma również geometria oraz stopień rozdrobnienia proszku. Na wynik wpływa również kąt ustawienia dyszy palnika. Ważna, z punktu widzenia przyczepności jest temperatura oraz przygotowanie podłoża, na które plazmowo natryskiwana jest warstwa.
Grubość warstwy budowana jest poprzez wielokrotnie działanie palnika w układzie, gdzie ruch względny palnika oraz powierzchni, na której natryskiwany jest materiał odbywa się w jednej płaszczyźnie, w równoległych liniach. Poszczególne ślady nakładają się na siebie tworząc równomierną grubość powłoki natryskowej.
Warstwy natryskiwane plazmowo cechują się strukturą niejednorodną, dlatego ich właściwości różnią się od tych, spotykanych w materiałach wytwarzanych innymi technologiami. Ich gęstość wynosi od 85 do 93% teoretycznej gęstości tego samego materiału w ciekłym stanie skupienia. Mikroporowatość jest często spotykanym zagadnieniem w natryskiwanych warstwach.[3]
Rodzaje natryskiwania plazmowego
Natryskiwanie plazmowe może być realizowane przez:
1. Natryskiwanie plazmowe w atmosferze otoczenia - APS (eng. atmospheric plasma spraying), gdzie strumień plazmy wychodzi z palnika do środowiska atmosferycznego.
2. Natryskiwanie plazmowe w atmosferze kontrolowanej - CPS (eng. controlled atmosphere plasma spraying), gdzie strumień wychodzi na zewnątrz do komory zapewniającej kontrolowaną atmosferę np. w celu uniknięcia ekspozycji na działanie tlenu. W komorze zazwyczaj znajduje się argon - gaz obojętny.
3. Niskociśnieniowe lub próżniowe natryskiwanie plazmowe - LPPS (eng. low pressure plasma spraying) lub VPS (eng. vacuum plasma spraying), gdzie strumień wychodzi z palnika do komory niskiego ciśnienia, które wynosi w zakresie 10-30 kPa.
Zobacz też
Przypisy
- ↑ Pierre L. Fauchais, Joachim V.R. Heberlein, Maher Boulos, Thermal Spray Fundamentals, „Springer US”, Springer Science+Business Media New York, 2014, DOI: 10.1007/978-0-387-68991-3.
- ↑ Juraj Ružbarský, Anton Panda, Plasma and Thermal Spraying, „Springer International Publishing”, 2017, DOI: 10.1007/978-3-319-46273-8.
- ↑ P. Sokolowski, Properties of suspension plasma sprayed zirconia coatings using different plasma torches, Raporty Wydziału Mechaniczno-Energetycznego Politechniki Wrocławskiej, 2015, PhD Thesis.