پاشش حرارتی

فرآیند پاشش حرارتی با توانایی خود در رسوب گذاری پوشش های فلزی ، سرامیکی و پلیمری معمولا لایه هایی با ضخامت 0.1 تا 10 میلیمتر ایجاد می کند. در این فرآیند رسوب با زیرلایه ذوب نمی شود بلکه باید محلول جامدی برای ایجاد پیوند تشکیل دهد. این امر یکی از ویژگی های مهم و برتر ترمال اسپری در مقایسه با دیگر فرآیندهای پوشش دهی به ویژه جوشکاری قوس الکتریکی ، لحیم کاری و پوشش لیزری است.

پیوند بین یک پوشش حاصل از  پاشش حرارتی و زیرلایه عمدتاً به صورت مکانیکی است و از نوع متالورژیکی یا ذوبی نمی باشد. چسبندگی به زیرلایه در این فرآیند به وضعیت سطح زیرلایه بستگی دارد که باید قبل از پاشش توسط ذره پاشی (grit blasting) یا ماشینکاری تمیز و سخت شود. البته دو نوع پیوند دیگر (شیمیایی یا نفوذی) نیز ممکن است در ترمال اسپری تشکیل شود.

پیوند نفوذی در فرآیند ترمال اسپری زمانی ایجاد می شود که دمای ذره برخورد کننده و زیرلایه هر دو بالا باشند. در این نوع پیوند در همان لحظه ی برخورد نفوذ متقابل شکل می گیرد که از نوع متالورژیکی می باشد. در پیوند شیمیایی نیز علاوه بر بالا بودن دما، لایه ای تشکیل می شود که هم پوشش و هم زیرلایه در آن ذوب شده و ترکیب شیمیایی تشکیل می شود که این پیوند همانگونه که مشخص است از نوع ذوبی می باشد.

فرآیندهای پاشش حرارتی برای سال ها به طور گسترده در تمام بخش های اصلی صنعت مهندسی به منظور حفاظت و احیای اجزا ، مورد استفاده قرار گرفته است. پیشرفت های اخیر تجهیزات و فرآیند، کیفیت نهایی را بهبود بخشیده و دامنه کاربرد پوشش های ترمال اسپری را افزایش داده است.

فرآیند پاشش حرارتی

در فرآیند پاشش حرارتی پنج مرحله اصلی وجود دارد که به ترتیب شامل آماده سازی بستر ، تولید جریان گاز پر انرژی، تزریق ماده اولیه (ذرات، سیم، میله)، برهمکنش ذرات یا قطرات گاز و در نهایت تشکیل پوشش می باشد.

فرآیند پاشش حرارتی متناسب با نوع سوخت مصرف شده ، فشار اعمال شده و مشخصات پوشش  اعمالی به دسته های پاشش قوس الکتریکی (Arc spray) ، پاشش پلاسما (plasma spray)، پاشش شعله (Flame spray) و پاشش شعله با سوخت و اکسیژن به سرعت زیاد (HVOF) تقسیم می شود.

فرآیند ترمال اسپری

تمام سیستم های ترمال اسپری ذکر شده در بالا دارای ویژگی های مشترکی هستند. به گونه ای که بر روی طیف گسترده ای از مواد مانند فولادها، فولادهای ضد زنگ، آلیاژهای نیکل، فلزات خالص (مانند آلومینیوم، روی و مس)، برنز، سرامیک و … اعمال می شود. همچنین پوشش های حاصل از فرآیند پاشش حرارتی را می توان با خواص پوشش متفاومت و در ضخامت های مختلف ایجاد کرد.

در ادامه هر یک از روش های ترمال اسپری به اختصار توضیح داده شده است.

پاشش قوس الکتریکی

پاشش قوس الکتریکی یکی از روش های پاشش حرارتی است که از قوس بین دو سیم رسانای الکتریکی استفاده می کند. در نقطه اتصال بین سیم ها، ذوب شدن رخ می دهد. در این روش برای پاشش پوشش از هوای فشرده استفاده می شود. روش پاشش قوس الکتریکی به دلیل مقرون به صرفه بودن فرآیند ، محبوب است و معمولا از آلومینیوم یا روی به عنوان ماده پایه استفاده می شود.

پاشش قوس الکتریکی

پاشش پلاسما

در روش پاشش پلاسما از یک مشعل پلاسما برای گرم کردن و پاشش پوشش استفاده می شود. پس از ذوب شدن مواد پودری، این مواد همانند روش پاشش شعله بر روی محصول مورد نظر قرار می گیرد. پوشش هایی که از این نوع روش پاشش حرارتی حاصل می شوند ممکن است ضخامتی در حدود چند میکرومتر تا چند میلیمتر داشته باشند. همچنین روش پاشش پاسما به دلیل سازگاری خوبی که دارد ، از محبوبیت بالایی برخوردار است.

پاشش پلاسما

پاشش شعله

روش پاشش شعله برای سطوحی که توان تحمل تنش بسیار زیاد را ندارند ، مناسب می باشد. پوشش حاصل از این فرآیند چسبندگی خوبی به سطح ندارد زیرا مکانیزم پاشش به گونه ای است که در آن سرعت شعله پایین تر می باشد. همچنین مواد اولیه مورد استفاده در این روش پاشش حرارتی به دو شکل سیم و پودر می باشد.

پاشش شعله

روش HVOF

فرآیند HVOF یکی از روش های پاشش حرارتی است که پوششی فوق العاده نازک به طور یکنواخت بر روی سطح مورد نظر ایجاد می کند. این پوشش علی رغم نازک بودن، از استحکام کافی برخوردار است و چسبندگی خوبی دارد. همچنین پوشش حاصل از روش HVOF مقاومت به خوردگی بهتری نسبت به پوشش های پلاسما اسپری دارد ، اما برای دماهای بالا مناسب نمی باشد.

روش HVOF

پاشش حرارتی آلومینیوم

پاشش حرارتی آلومینیوم (TSA) یک پوشش مقاوم است که حفاظت کامل در برابر خوردگی دارد و طول عمر قطعات را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد. پوشش های آلومینیومی حاصل از ترمال اسپری معمولاً در کاربردهای زیرساخت دریایی ، خطوط لوله و به خصوص در جاهایی که سازه ها و اجزا در معرض آب دریا هستند، استفاده می شوند.

در کاربردهای ذکر شده، فولادهای پوشش دهی شده با ترمال اسپری  آلومینیوم با ایجاد یک مدار کاتدی از آنها در برابر خوردگی محافظت می کند. تفاوت پتانسیل الکتروشیمیایی بین فولاد و آلومینیوم به این معنی است که فولاد به الکترود (کاتد) مثبت یک سلول تبدیل می شود در حالی که پوشش آلومینیومی به عنوان الکترود منفی عمل می کند. مدار نهایی توسط آب تکمیل می شود و عمل الکتروشیمیایی حاصل به این معنی است که پوشش آلومینیومی از ساختار فولادی محافظت می کند.

پاشش حرارتی آلومینیوم

هزینه پاشش حرارتی

فرآیند پوشش دهی پاشش حرارتی سبب افزایش طول عمر مفید قطعات می شود. همچنین با کاهش انتشار گازهای گلخانه ای، بار وارده بر محیط زیست را در مقایسه با دیگر روش ها کاهش می دهد. به طور کلی فرآیند ترمال اسپری یک روش پوشش دهی مقرون به صرفه است. به عنوان مثال در فرآیند قوس الکتریکی که یکی از روش های پاشش حرارتی است ، نیازی به گازهای گران قیمت نمی باشد و پوشش دهی با سرعت بالا انجام می شود و فرآیندی نسبتا ارزان قیمت می باشد.

ترمال اسپری

خدمات پاشش حرارتی

خدمات پاشش حرارتی شامل فرایندهای پلاسما اسپری ، پاشش شعله معمولی و سرعت بالا و پاشش قوس الکتریکی می باشند که جهت ایجاد طیف وسیعی از پوشش ها با کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.