Ngày nay, lớp phủ phun nhiệt được sử dụng trong một số ngành công nghiệp khác nhau. Các lớp phủ này bao gồm dây và bột nóng chảy được tiếp xúc với quá trình đốt cháy plasma hoặc oxy-nhiên liệu. Lửa từ thiết bị phun sẽ cung cấp năng lượng cho hỗn hợp đã được đun nóng, và một khi nó đã được phun lên kim loại, hỗn hợp sẽ giữ được một lớp phủ chắc chắn.
Lớp phủ phun nhiệt được sử dụng trong nhiều ứng dụng hữu ích, có thể bao gồm bảo vệ máy bay, tòa nhà và các công trình kiến trúc khác khỏi nhiệt độ khắc nghiệt, hóa chất hoặc các điều kiện môi trường như độ ẩm và mưa. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về phun nhiệt là gì và cách thực hiện cũng như ứng dụng và lợi ích của nó.
Sơn Phun Nhiệt Là Gì?
Kỹ thuật phun nhiệt là quá trình phủ trong đó vật liệu nóng chảy (hoặc nung nóng) được phun lên bề mặt. “Nguyên liệu thô” (tiền chất của lớp phủ) được làm nóng bằng điện (plasma hoặc hồ quang) hoặc phương tiện hóa học (ngọn lửa đốt).
Phun nhiệt có thể cung cấp các lớp phủ dày (khoảng độ dày khoảng 20 micron đến vài mm, tùy thuộc vào quy trình và nguyên liệu), trên một diện tích lớn với tốc độ lắng đọng cao so với các quy trình phủ khác như mạ điện, lắng đọng hơi vật lý và hóa học .
Vật liệu phủ có sẵn để phun nhiệt bao gồm kim loại, hợp kim, gốm sứ, nhựa và vật liệu tổng hợp. Chúng được cho ăn ở dạng bột hoặc dạng dây, được nung nóng đến trạng thái nóng chảy hoặc bán nóng chảy, và được gia tốc hướng tới chất nền dưới dạng các hạt có kích thước micromet.
Quá trình đốt cháy hoặc phóng điện hồ quang thường được sử dụng làm nguồn năng lượng cho quá trình phun nhiệt. Các lớp phủ kết quả được tạo ra bởi sự tích tụ của nhiều hạt phun. Bề mặt có thể không nóng lên đáng kể, cho phép phủ các chất dễ cháy.
Chất lượng lớp phủ thường được đánh giá bằng cách đo độ xốp, hàm lượng oxit, độ cứng vĩ mô và vi mô, độ bền liên kết và độ nhám bề mặt . Nói chung, chất lượng lớp phủ tăng lên khi vận tốc hạt tăng lên.
Ngoài các ứng dụng ban đầu của thiết bị, lớp phủ phun nhiệt được sử dụng để sửa chữa các bộ phận bị mòn và hư hỏng trong quá trình sử dụng và khôi phục kích thước cho các bộ phận được gia công. Các lớp phủ phun nhiệt được sử dụng để khôi phục kích thước của các thành phần đã bị mài mòn hoặc ăn mòn, chẳng hạn như cuộn in và vòng bi không đủ kích thước.
Làm Thế Nào Để Làm Phun Nhiệt?
Phun nhiệt là một danh mục chung của các quy trình phủ sử dụng vật liệu tiêu hao là phun các giọt nóng chảy hoặc bán nóng chảy được phân chia mịn để tạo ra lớp phủ.
Nó được phân biệt bởi khả năng lắng đọng các lớp phủ kim loại, gốm kim loại, gốm sứ và polyme ở các lớp có độ dày đáng kể, thường từ 0,1 đến 10mm, cho các ứng dụng kỹ thuật. Hầu như bất kỳ vật liệu nào cũng có thể bị lắng đọng nếu nó bị chảy hoặc trở thành nhựa trong quá trình phun. Tại bề mặt chất nền, các hạt hình thành ‘các mảng’ hoặc ‘tiểu cầu’ liên kết với nhau và tích tụ để tạo ra lớp phủ.
Chất lắng đọng không kết hợp với chất nền hoặc phải tạo thành một dung dịch rắn để đạt được liên kết. Đây là một tính năng quan trọng của phun nhiệt so với nhiều quy trình phủ khác, đặc biệt là quy trình hàn hồ quang , hàn và phủ laze.
Liên kết giữa lớp phủ được phun nhiệt và chất nền chủ yếu là cơ học chứ không phải luyện kim hoặc nung chảy. Độ bám dính vào bề mặt nền sẽ phụ thuộc vào tình trạng bề mặt bề mặt nền phải sạch và tạo nhám bằng cách thổi hạt hoặc gia công trước khi phun.
Quy trình phun nhiệt đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều năm trong tất cả các lĩnh vực công nghiệp kỹ thuật chính để bảo vệ và cải tạo các thành phần. Các phát triển thiết bị và quy trình gần đây đã cải thiện chất lượng và mở rộng phạm vi ứng dụng tiềm năng cho các lớp phủ được phun nhiệt.
Các Loại Quy Trình Sơn Phun Nhiệt
Một số biến thể của phun nhiệt được phân biệt:
- Phun plasma
- Phun nổ
- Phun hồ quang dây
- Phun lửa
- Phun phủ oxy-nhiên liệu tốc độ cao (HVOF)
- Nhiên liệu không khí vận tốc cao (HVAF)
- Phun ấm
- Phun lạnh
- Phun và cầu chì
Trong các quy trình cổ điển (được phát triển từ năm 1910 đến năm 1920) nhưng vẫn được sử dụng rộng rãi như phun ngọn lửa và phun hồ quang dây, vận tốc của các hạt thường thấp (<150 m / s) và nguyên liệu thô phải được nấu chảy để lắng đọng.
Phun plasma, được phát triển vào những năm 1970, sử dụng tia plasma nhiệt độ cao được tạo ra bởi phóng điện hồ quang với nhiệt độ điển hình> 15.000 K, giúp có thể phun các vật liệu chịu lửa như oxit, molypden, v.v.
Dưới đây là chúng tôi thảo luận chi tiết về 5 quy trình phổ biến nhất để tạo ra lớp phủ phun nhiệt:
1. HVOF (Phun Oxy-Nhiên Liệu Vận Tốc Cao)
HVOF là một quá trình sử dụng một ngọn đuốc cho phép ngọn lửa lan truyền bất cứ khi nào vòi phun được sử dụng. Điều này tạo ra gia tốc nhanh chóng làm tăng tốc độ của các hạt trong hỗn hợp. Kết quả cuối cùng là một lớp phủ đặc biệt mỏng và được phủ đều. Mặc dù mỏng nhưng lớp phủ này rất bền và bám dính tốt. Khả năng chống ăn mòn của nó tốt hơn so với lớp phủ plasma, nhưng nó không thích hợp với nhiệt độ cao.
2. Phun Lửa Đốt
Phun ngọn lửa đốt là một lựa chọn tuyệt vời cho các bề mặt không được thiết kế để xử lý căng thẳng. Lớp phủ tạo ra từ quá trình này không được gắn chặt vào bề mặt vì cơ chế phun được cung cấp bởi tốc độ ngọn lửa thấp hơn.
Ngọn lửa sẽ được tạo ra thông qua oxy đã được kết hợp với nhiên liệu, và điều này sẽ làm tan chảy hỗn hợp. Phun ngọn lửa cháy phổ biến cho các ứng dụng cường độ thấp do giá thành rẻ.
3. Phun Plasma
Phun plasma sử dụng ngọn đuốc plasma làm công cụ chính để làm nóng và phun lớp phủ. Sau khi nguyên liệu bột đã được nấu chảy, nó được đặt lên sản phẩm theo cách tương tự như phun lửa đốt.
Các lớp phủ do phun plasma có thể dày vài micromet đến vài milimet. Trong khi bột là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất, kim loại và gốm sứ cũng được sử dụng. Quá trình phun plasma rất phổ biến do khả năng thích ứng của nó.
4. Phun Plasma Chân Không
Phun plasma chân không được thực hiện trong một môi trường được kiểm soát nhưng sử dụng nhiệt độ thấp. Điều này duy trì chân không đồng thời giảm hư hỏng cho vật liệu. Có thể sử dụng nhiều loại kết hợp khí để có được áp suất cần thiết cho quá trình phun.
Phun plasma chân không được sử dụng cho các hạng mục như cản xe , bảng điều khiển hoặc vỏ cho gương cửa. Quá trình này cũng có thể được sử dụng để xử lý trước khuôn polyethylene, tạo độ bám dính cho chất kết dính epoxy gốc nước.
5. Phun Hồ Quang Điện Hai Dây
Phương pháp phun này sử dụng một điểm hồ quang được tạo ra giữa hai dây dẫn điện. Sự nóng chảy sẽ xảy ra tại điểm mà các dây nối với nhau. Hồ quang cho phép đốt nóng, từ đó tạo ra sự lắng đọng và nóng chảy, tương tự như quá trình phun ngọn lửa đốt được sử dụng với một ngọn đuốc.
Khí nén sẽ được sử dụng để phun các lớp phủ. Quy trình này phổ biến do tính hiệu quả về chi phí và thường sẽ sử dụng nhôm hoặc kẽm làm vật liệu cơ bản.
Lợi Thế Của Lớp Phủ Phun Nhiệt
Một số lợi ích của lớp phủ phun nhiệt bao gồm:
- Giảm chi phí: Chi phí sửa chữa linh kiện sẽ ít hơn so với mua mới. Thông thường, lớp phủ thực sự tồn tại lâu hơn so với vật liệu ban đầu được sử dụng.
- Đầu vào nhiệt thấp: Với một số ngoại lệ, quá trình phun nhiệt để lại lịch sử nhiệt của thành phần.
- Tính linh hoạt: Hầu hết mọi kim loại, gốm hoặc nhựa đều có thể được phun nhiệt.
- Phạm vi độ dày: Tùy thuộc vào vật liệu và hệ thống phun, lớp phủ có thể được phun dày từ 0,001 đến hơn 1 inch. Độ dày thường dao động từ 0,005 – 0,1 inch.
- Tốc độ xử lý: Tốc độ phun dao động từ 3-60 lb/h tùy thuộc vào vật liệu và hệ thống phun. Tỷ lệ điển hình cho ứng dụng vật liệu là 1/2 – 2 lb vật liệu trên sq ft trên độ dày 0,01 inch.
Nhược Điểm Của Sơn Phun Nhiệt
- Tân trang lớp nền: vì lớp phủ phun nhiệt rất hiệu quả trong nhiều trường hợp nên không thể biết chất liệu nền được làm bằng chất liệu gì sau quá trình phủ, trừ khi có hồ sơ nghiêm ngặt. Để biết thêm thông tin chi tiết, hãy liên hệ với Green Leaf Business Solutions tại đây.
- Không thể đánh giá chính xác hiệu quả: một khi lớp phủ phun nhiệt đã được áp dụng, thường rất khó để biết chính xác lớp phủ đã hoạt động tốt như thế nào, ngoài việc đánh giá trực quan.
- Chi phí thiết lập: một số phương pháp sơn phun nhiệt yêu cầu thiết bị rất đắt tiền, có thể dẫn đến chi phí thiết lập ban đầu cao.
