Natrysk plazmowy

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

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 (ang. splats). Ostatecznie pokrywają materiał tworząc powłokę[1].

Plasma spraying process

Proces natryskiwania plazmowego[edytuj | edytuj kod]

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[edytuj | edytuj kod]

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÷12 000 K, jednak może dochodzić nawet do 15 000 K. Przyspieszone cząstki w takim łuku osiągają prędkość od 500 do 2500 m/s.

Parametry procesu a jakość warstwy[edytuj | edytuj kod]

Aluminium samples before atmospheric plasma spraying process.jpg

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.

Aluminium samples after plasma spraying process, coated by copper.jpg

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[edytuj | edytuj kod]

Natryskiwanie plazmowe może być realizowane przez:

  1. Natryskiwanie plazmowe w atmosferze otoczenia - APS (ang. atmospheric plasma spraying), gdzie strumień plazmy wychodzi z palnika do środowiska atmosferycznego.
  2. Natryskiwanie plazmowe w atmosferze kontrolowanej - CPS (ang. 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 (ang. low pressure plasma spraying) lub VPS (ang. vacuum plasma spraying), gdzie strumień wychodzi z palnika do komory niskiego ciśnienia, które wynosi w zakresie 10-30 kPa.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. Pierre L. Fauchais, Joachim V.R. Heberlein, Maher Boulos, Thermal Spray Fundamentals, „Springer US”, Springer Science+Business Media New York, 2014, DOI10.1007/978-0-387-68991-3.
  2. Juraj Ružbarský, Anton Panda, Plasma and Thermal Spraying, „Springer International Publishing”, 2017, DOI10.1007/978-3-319-46273-8.
  3. P. Sokolowski, Properties of suspension plasma sprayed zirconia coatings using different plasma torches, Raporty Wydziału Mechaniczno-Energetycznego Politechniki Wrocławskiej, 2015, PhD Thesis.