Thermisch Spuiten Uitgelegd: Typen & Toepassingen In De Industrie

Vandaag worden thermische spuitcoatingen gebruikt in een aantal verschillende industrieën. Deze coatings bestaan uit draad en gesmolten poeder die blootgesteld worden aan plasma of oxy-brandstof verbranding. Het vuur van het spuittoestel zal het mengsel dat is verhit aandrijven, en zodra het op metaal gespoten is, zal het mengsel een stevige coating behouden.

Thermische spuitcoatingen worden gebruikt in een breed spectrum van veel nuttige toepassingen, die kunnen omvatten het beschermen van vliegtuigen, gebouwen, en andere structuren tegen extreme temperaturen, chemicaliën, of omgevingscondities zoals vocht en regen. In dit artikel zullen we bespreken wat thermisch spuiten is en hoe het te doen, en de toepassingen en voordelen.

Wat Is Thermische Spuitcoating?

Thermische spuittechnieken zijn coatingprocessen waarbij gesmolten (of verhit) materialen op een oppervlak gespoten worden. De "feedstock" (coating voorloper) wordt verhit door elektrische (plasma of boog) of chemische middelen (verbrandingsvlam).

Thermisch spuiten kan dikke coatings leveren (benaderende dikterange is 20 micron tot diverse mm, afhankelijk van het proces en feedstock), over een groot oppervlak bij een hoge afzettingsnelheid vergeleken met andere coatingprocessen zoals galvaniseren, fysieke en chemische dampafzetting.

Coatingmaterialen beschikbaar voor thermisch spuiten omvatten metalen, legeringen, keramieken, kunststoffen, en composieten. Ze worden in poeder- of draadvorm aangeleverd, verhit tot een gesmolten of half-gesmolten toestand, en versneld naar substraten in de vorm van micrometer-deeltjes.

Verbranding of elektrische boogontlading wordt meestal gebruikt als energiebron voor thermisch spuiten. De resulterende coatings worden gemaakt door de accumulatie van talloze gespoten deeltjes. Het oppervlak hoeft niet significant op te warmen, wat coating van brandbare stoffen toestaat.

Coatingkwaliteit wordt meestal beoordeeld door de porositeit, oxidegehalte, macro- en micro-hardheid, hechtsterkte, en oppervlakteruwigheid te meten. Over het algemeen neemt de coatingkwaliteit toe met toenemende deeltjessnelheden.

Naast originele apparatuertoepassingen, worden thermische spuitcoatingen gebruikt om onderdelen die in dienst geslijtd of beschadigd zijn te repareren, en afmetingen te herstellen aan gemachineerde onderdelen. Thermische spuitcoatingen worden gebruikt om de afmetingen van onderdelen die geslijtd of gecorrodeerd zijn te herstellen, zoals printrollen en ondermaatse lagers.

Hoe Thermisch Spuiten Te Doen?

Thermisch spuiten is een generieke categorie van coatingprocessen die een verbruikbaar als een spuit van fijn verdeelde gesmolten of half-gesmolten druppels toepassen om een coating te produceren.

Het wordt gekenmerkt door zijn vermogen om coatings van metalen, cermets, keramieken, en polymeren in lagen van substantiële dikte aan te brengen, typisch 0,1 tot 10mm, voor ingenieursapplicaties. Bijna elk materiaal kan aangebracht worden zolang het smelt of plastisch wordt tijdens de spuitoperatie. Op het substraatoppervlak vormen de deeltjes 'splats' of 'plaatjes' die vergrendelen en opbouwen om de coating te geven.

De aanbreng smelt niet met het substraat of hoeft geen vaste oplossing te vormen om een binding te bereiken. Dit is een significant kenmerk van thermisch spuiten vergeleken met veel andere coatingprocessen, met name booglasen, braseren, en lasercoatingprocessen.

De binding tussen een thermisch gespoten coating en het substraat is primair mechanisch, en niet metallurgisch of gesmolten. Hechting aan het substraat hangt af van de toestand van het substraatoppervlak, dat schoon en ruw moet zijn door korrelstralen of machinen vóór het spuiten.

Thermische spuitprocessen zijn jarenlang breed gebruikt in alle grote ingenieurssectoren voor componentbescherming en herwinning. Recente apparatuur- en procesontwikkelingen hebben de kwaliteit verbeterd en het potentiële toepassingsbereik uitgebreid voor thermisch gespoten coatings.

Typen Thermische Spuitcoating Processen

Verscheidene variaties van thermisch spuiten worden onderscheiden:

• Plasma spuiten
• Detonatie spuiten
• Draad boog spuiten
• Vlam spuiten
• Hoge snelheid oxy-brandstof coating spuiten (HVOF)
• Hoge snelheid lucht brandstof (HVAF)
• Warm spuiten
• Koud spuiten
• Spray and Fuse

In klassieke (ontwikkeld tussen 1910 en 1920) maar nog steeds breed gebruikte processen zoals vlam spuiten en draad boog spuiten, zijn de deeltjessnelheden over het algemeen laag (< 150 m/s), en moeten grondstoffen gesmolten zijn om aangebracht te worden.

Plasma spuiten, ontwikkeld in de jaren 70, gebruikt een hoge-temperatuur plasma straal gegenereerd door boogontlading met typische temperaturen >15.000 K, wat het mogelijk maakt om refraktaire materialen zoals oxiden, molybdeen, etc. te spuiten.

Hier bespreken we de 5 meest voorkomende processen om thermische spuitcoatings te genereren in detail:

1. HVOF (Hoge-Snelheid Oxy-Brandstof Spuiten)

HVOF is een proces dat gebruikmaakt van een brander die de vlam laat spreiden wanneer de mondstuk gebruikt wordt. Dit creëert snelle versnelling wat de deeltjes in het mengsel versnelt. Het eindresultaat is een uitzonderlijk dunne coating die gelijkmatig aangebracht is. Ondanks dun, is deze coating sterk en hecht goed. De weerstand tegen corrosie is beter dan plasma coatings, maar het is niet goed geschikt voor hoge temperaturen.

2. Verbrandingsvlam Spuiten

Verbrandingsvlam spuiten is een uitstekende optie voor oppervlakken die niet ontworpen zijn om extreme stress aan te kunnen. De coating die voortkomt uit dit proces is niet sterk gehecht aan het oppervlak omdat het spuitmechanisme aangedreven wordt door een lagere vlamsnelheid.

De vlam wordt gegenereerd via zuurstof gecombineerd met brandstof, en dit zal het mengsel smelten. Verbrandingsvlam spuiten is populair voor lage-intensiteit toepassingen vanwege de lage kosten.

3. Plasma Spuiten

Plasma spuiten maakt gebruik van de plasma brander als hoofdgereedschap voor verwarmen en spuiten van de coating. Nadat het poedermateriaal is gesmolten, wordt het op het product geplaatst op een manier die vergelijkbaar is met verbrandingsvlam spuiten.

De coatings die voortkomen uit plasma spuiten kunnen een paar micrometers dik tot een paar millimeters dik zijn. Terwijl poeder het meest gebruikte materiaal is, worden metalen en keramieken ook gebruikt. Het plasma spuitproces is zeer populair vanwege de aanpasbaarheid.

4. Vacuüm Plasma Spuiten

Vacuüm plasma spuiten wordt gedaan in een gecontroleerde omgeving maar gebruikt lage temperaturen. Dit behoudt de vacuüm terwijl ook schade aan het materiaal wordt verminderd. Een verscheidenheid aan gascombinaties kan gebruikt worden om de benodigde druk voor spuiten te krijgen.

Vacuüm plasma spuiten wordt gebruikt voor items zoals auto bumpers, het dashboard, of behuizingen voor deurspiegels. Dit proces kan ook gebruikt worden voor de voorbehandeling van polyethyleen vormingen, wat hechting biedt voor epoxy lijmen die watergebaseerd zijn.

5. Twee-Draad Elektrische Boog Spuiten

Deze spuitmethode gebruikt een boogpunt dat gecreëerd wordt tussen twee draden die elektrisch geleidend zijn. Smelting zal plaatsvinden op het punt waar de draden verbinden. De boog stelt verwarmen in wat op zijn beurt afzetting en smelting creëert, vergelijkbaar met verbrandingsvlam spuiten wat gebruikt wordt met een brander.

Geperste lucht zal gebruikt worden voor het spuiten van de coatings. Deze procedure is populair vanwege de kosteneffectiviteit, en zal typisch aluminium of zink als basismateriaal gebruiken.

Voordelen Van Thermisch Gespoten Coatings

Enkele van de voordelen van thermische spuitcoatings zijn de volgende:

• Gereduceerde Kosten. De kosten van het repareren van het onderdeel is minder dan een nieuw kopen. Vaak duurt de coating eigenlijk langer dan het originele materiaal dat gebruikt werd.
• Lage Warmteinvoer. Met weinig uitzonderingen, laat het thermisch spuitproces de thermische geschiedenis van het onderdeel ongewijzigd.
• Veelzijdigheid. Bijna elk metaal, keramiek of kunststof kan thermisch gespoten worden.
• Diktebereik. Afhankelijk van het materiaal en spuitsysteem, kunnen coatings gespoten worden van 0,001 tot meer dan 1 inch dik. De dikte varieert typisch van 0,005-0,1 inch.
• Verwerkingssnelheid. De spuitsnelheden variëren van 3-60 lb/uur afhankelijk van het materiaal en het spuitsysteem. Typische snelheden voor materiaaltoepassing zijn 1/2 -2 lb materiaal per vierkante voet per 0,01-inch dikte.

Nadelen Van Thermische Spuitcoatings

• Vergelt het substraat – aangezien thermische spuitcoatings zo efficiënt zijn in veel gevallen is het onmogelijk om te vertellen uit welk materiaal het substraat gemaakt was na het coatingproces, tenzij strikte records worden bijgehouden.
• Kan effectiviteit niet precies evalueren – eenmaal de thermische spuitcoating aangebracht is het vaak moeilijk om precies te vertellen hoe goed de coating aangebracht is, behalve door een visuele beoordeling.
• Dure opzet – sommige van de methoden van thermische spuitcoatings vereisen heel dure apparatuur, wat kan leiden tot hoge initiële opzetkosten.