Wytworzone w technologii natryskiwania cieplnego, stosowanej przez firmę PNC Natryskiwanie Cieplne, powłoki powstają na skutek osadzenia na powierzchni natryskiwanego przedmiotu nadtopionych i rozpędzonych cząstek materiału, który najczęściej występuje w postaci drutu lub proszku. Źródłem ciepła, w którym stapiany jest materiał dodatkowy, może być płomień gazowy, łuk elektryczny lub łuk plazmowy. W zależności od użytej technologii, uzyskujemy powłoki o porowatości poniżej 1% i przyczepności przekraczającej 70MPa, odporne na ścieranie, erozję, kawitację czy korozję.

Charakterystyka powłok

Cechą charakterystyczną powłok wytworzonych w procesie natryskiwania cieplnego jest adhezyjny charakter ich połączenia z podłożem (podłoże w trakcie procesu nie jest nadtapiane, jak ma to miejsce przy napawaniu). Podczas procesu, elementy natryskiwane nagrzewają się do temperatury nieprzekraczającej 150°C, co nie powoduje zmian w strukturze materiału ani odkształceń geometrycznych.

Firma PNC Natryskiwanie Cieplne z Warszawy dysponuje czterema technologiami natryskiwania cieplnego:

  • natryskiwanie naddźwiękowe HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) - cząsteczki materiału powłokowego w postaci proszku, transportowane są do komory spalania, gdzie, w płomieniu powstałym ze spalania mieszaniny kerozyny i tlenu, następuje ich uplastycznienie i wyrzut z prędkością ponaddźwiękową w kierunku natryskiwanej powierzchni. Jest to jedna z najbardziej zaawansowanych technologii natryskiwania cieplnego Pozwala to uzyskiwać powłoki o wyjątkowych właściwościach (niska porowatość i stopień utlenienia, duża gęstość). Najczęściej, w technologii HVOF wytwarza się powłoki i warstwy węglikowe np. węglik wolframu, węglik chromu.

  • natryskiwanie plazmowe APS (Air Plasma Spray) - technologia w której jako źródło ciepła wykorzystuje się wysokoenergetyczne i wysokotemperaturowe źródło ciepła, w postaci strumienia zjonizowanego gazu. Materiał powłokowy w postaci proszku jest podawany do palnika, gdzie w płomieniu plazmowym zostaje nadtopiony i wyrzucony z dużą energią w kierunku powierzchni natryskiwanego elementu. Tak uplastycznione cząsteczki proszku zakleszczają się na odpowiednio przygotowanej powierzchni, tworząc powłokę o niskiej porowatości i dobrej przyczepności. Technologia ta jest najczęściej stosowana to wytwarzania powłok ceramicznych, np. tlenek chromu Cr2O3, tlenek aluminium Al2O3.

  • natryskiwanie łukowe (Arc Spray) – jest technologią w której stosowane są materiały powłokowe w postaci drutów. W procesie wykorzystuje się dwa druty, które po zetknięciu ze sobą zajarzają łuk elektryczny. Nadtopione w łuku elektrycznym cząstki materiału powłokowego są rozpędzane w strumieniu sprężonego powietrza w kierunku powierzchni natryskiwanego przedmiotu. W technologii natryskiwania łukowego wytwarza się najczęściej warstwy metaliczne tj. stale, brązy, stopy niklu, stopy łożyskowe (babbity). 

  • natryskiwanie płomieniowe (Flame Spray) – w technologii tej źródłem ciepła potrzebnym do stopienia materiału powłokowego jest płomień gazowy. Materiał powłokowy (który w zależności od wariantu technologii występować może w postaci zarówno drutu jak i proszku) jest stapiany w płomieniu gazowym i rozpędzany w kierunku powierzchni natryskiwanego przedmiotu.

W tym ostatnim procesie wytwarzane są powłoki i warstwy metaliczne: stale, powłoki z czystego molibdenu, brąz, stopy niklu.

Cel stosowania powłok natryskiwanych cieplnie

Nałożenie odpowiednio dobranej do zastosowania powłoki może tak zmieniać właściwości warstwy wierzchniej materiału, że skutecznie zabezpieczy ona powierzchnię roboczą maszyny przed zjawiskami powodującymi przyspieszone zużycie.

W ofercie firmy PNC Natryskiwanie Cieplne znajduje się nakładanie warstw ceramicznych, węglikowych i metalowych o następujących właściwościach:

  • wysoka twardość - od 30 HRC do 1500 HV

  • wysoka odporność na ścieranie

  • odporność na korozję chemiczną i wysokotemperaturową

  • niski współczynnik tarcia

  • odporność na erozję, kawitację, fretting, galling

  • bariery cieplne tzw. TBC

  • wysoka oporność elektryczna - izolacyjne powłoki dielektryczne

  • możliwość odbudowy wymiarów geometrycznych - regeneracja części maszyn

Natryskiwanie cieplne może stanowić alternatywę dla obróbki cieplnej lub cieplno-chemicznej jak np. hartowanie, azotowanie, chromowanie. Natomiast powłoki są stosowane m.in, w przemyśle spożywczym, energetycznym, lotniczym, chemicznym.