Osnovni postopki za nanašanje keramične prevleke iz jekla H13 v glavnem vključujejo plazemsko brizganje (APS), visoko{1}}hitrostno plamensko brizganje (HVOF) in fizično naparjevanje (PVD). Vsaka od teh treh metod ima svoj poudarek v smislu načel opreme, procesnih parametrov in ustreznih scenarijev, vendar vse zahtevajo tri glavne stopnje: predobdelavo substrata, pršenje/odlaganje in naknadno-obdelavo.
I. Splošni postopek predobdelave (ki si ga delijo vsi procesi)
Ne glede na uporabljeno tehnologijo prevleke mora biti podlaga iz jekla H13 podvržena strogi predobdelavi, da se zagotovi moč lepljenja:
Razmaščevanje in čiščenje: Odstranite površinsko olje z acetonom ali ultrazvočnim čiščenjem.
Peskanje in hrapavost: Površino peskajte z abrazivom Al₂O₃ (60–80 mesh), da izboljšate hrapavost površine (Ra Večji ali enak 3,2 μm) in izboljšate mehanski oprijem.
Obdelava s predgretjem: segrejte obdelovanec na 150–200 stopinj, da zmanjšate razlike v toplotni napetosti med brizganjem.
II. Podrobna razlaga treh glavnih procesov
1. Plazemsko brizganje (APS)
Uporablja visoko{0}}temperaturni plazemski oblok za taljenje keramičnega prahu in njegovo razprševanje pri visoki hitrosti na površino podlage.
Koraki postopka:
1. Ustvarjanje plazemskega obloka: Mešani plin Ar/N₂/H₂ ionizira električni oblok, da nastane plazemski curek s temperaturami do 15.000–20.000 K.
2. Dovajanje in taljenje prahu: prah Al₂O₃, ZrO₂ ali Al₂O₃-TiO₂ se dovaja v curek in segreje do staljenega ali pol-staljenega stanja.
3. Visoko{1}}hitrost nanašanja: prah udari v substrat s hitrostjo 200–600 m/s in se hitro ohladi, da nastane premaz.
4. Kontrolni parametri: tok 100–600 A, napetost 30–80 V, hitrost dovajanja prahu 10–30 g/min
5. Značilnosti: lahko prši različne keramične materiale; debelina nanosa 100–200 μm, poroznost približno 2–5 %.
6. Visoko{1}}napetostno plamensko brizganje (HVOF): Doseganje gostega nanosa premaza z ustvarjanjem nadzvočnega toka plamena z zgorevanjem goriv (kot je kerozin ali vodik) in visoko{2}}tlačnega kisika.
2. Koraki postopka visoko{1}}napetostnega plamenskega brizganja (HVOF):
Reakcija zgorevanja: Gorivo in O₂ neprekinjeno gorita v zgorevalni komori, pri čemer nastane visoko{0}}temperaturni plamen 2900–3000 stopinj.
Pospešek plina: Plin se širi skozi Lavalovo šobo in tvori nadzvočni curek 1500–2000 m/s.
Pospeševanje in nanašanje prahu: Keramični prah (kot je WC-Co, Cr₃C₂-NiCr) se segreje do plastičnega stanja in z veliko hitrostjo udari v substrat ter tvori premaz z visoko-oprijemljivostjo.
Tipični parametri: razdalja brizganja 150–300 mm, moč lepljenja premaza lahko doseže več kot 70 MPa.
Lastnosti: Poroznost<1%, high bonding strength, suitable for high wear resistance and fatigue resistance conditions.
3. Fizično naparjevanje (PVD)
V vakuumskem okolju se ciljni material fizično atomizira in nanese na površino substrata, da se tvori film.
Koraki postopka:
Vakuumiranje: Izpraznite komoro nad 10⁻³ Pa, da zagotovite čisto okolje.
Čiščenje z ioni: vnesite plin Ar in uporabite negativno prednapetost, da ustvarite ione argona, ki bombardirajo površino obdelovanca ter aktivirajo in odstranijo okside.
Nanašanje filma: uporabite izhlapevanje z oblokom ali magnetronsko razprševanje za uparjanje kovinskih tarč, kot sta Ti in Cr, ki reagirajo z N₂ in tvorijo trde prevleke, kot sta TiN in CrN.
Nadzor nanašanja: Temperatura 200–500 stopinj, hitrost nanašanja 0,1–1 μm/h, debelina filma običajno 2–5 μm.
Značilnosti: gosta, ne{0}}porozna prevleka z visoko površinsko obdelavo, primerna za natančne kalupe in aplikacije proti -sprijemanju.
III. Naknadna-obdelava in kontrola kakovosti
Počasno hlajenje: Po razprševanju počasi ohladite na sobno temperaturo, da preprečite razpoke zaradi toplotne napetosti.
Površinska obdelava: brušenje ali poliranje po potrebi za zagotovitev dimenzijske natančnosti.
Testne metode:
Preskus mikrotrdote (HV)
Test oprijema (standard ASTM C633)
Metalografska analiza in SEM opazovanje strukture prevleke
