Методы подготовки поверхности для нанесения покрытий

4.1. Общие сведения о подготовке поверхности.

Основные факторы, влияющие на формирование качественного слоя и его связь с покрываемой поверхностью:

• состояние этой поверхности;

• ее строение;

• уровень шероховатости (развитость поверхности, наличие неровностей);

• наличие на поверхности пленок различного характера: жировых загрязнений, окислов и других дефектов механического и химического характера.

Следовательно, любой вид нанесения покрытий требует подготовки поверхности (предварительной обработки) с целью улучшить ход процесса образования пленки (слоя) покрытия, увеличить скорость наращивания слоя и уменьшить энергетические затраты, что обеспечивает повышение производительности оборудования при соблюдении технологии и повышение эффективности производства.

Наиболее распространенными способами обработки поверхности перед нанесением покрытий являются:

1. механические способы;

2. химические способы.

В ряде случаев изменяются:

• электрофизические методы депассивации поверхности либо создания на ней дополнительной шероховатости;

• электролитические процессы обезжиривания, полировки и травления;

• электронная бомбардировка;

• ионная бомбардировка.

Применяется очистка кавитирующей жидкостью в ультразвуковом поле, тепловые способы обработки, в том число обжиг, совместное тепловое и химическое воздействие агрессивных растворов и активных газов, например, обработка при высоких температурах в токе водорода либо других восстановителей.

4.2. Механические способы обработки.

Механические способы обработки поверхности применяют, если необходимо обеспечить удовлетворительное сцепление вещества покрытия с материалом изделия.

Различают следующие виды механической обработки, применяемой с указанной целью:

• обработка металлов резанием на токарных, фрезерных, расточных, сверлильных и других металлорежущих станках;

• шлифование и полирование;

• крацовка и галтовка;

• гидропескостурйная;

• дробеструйная или дробеметная обработка и др.

Шлифовке и полировке подвергают изделия, от которых требуется в окончатальном виде иметь гладкую блестящую поверхность и точные окончательные размеры. Такая предварительная обработка одновременно улучшает плотность контакта покрывающего материала слоя с поверхностью изделия на атомном уровне.

Пескоструйная обработка конструкций представляет процесс обработки каких-либо твердых поверхностей, с помощью использования метода шлифовки поверхности специальным абразивным порошком, который распыляется, непосредственно, потоком воздуха под огромным давлением или же струей жидкости (зачастую воды).

В качестве абразивного материала очень часто используется песок, дробь или же купер-шлак. Технология пескоструйной обработки конструкций очень проста. Поскольку благодаря потоку сжатого воздуха, абразивные частицы ускоряются и способом повреждения верхнего слоя ненужные материалы и частицы удаляются, а обрабатываемая поверхность – упрочняется.

Использование пескоструйной обработки вместо полирования увеличивает суммарную площадь поверхности изделия в 3-5 раз по сравнению с рассчитанной для гладких поверхностей. В связи с этим, такая обработка интенсифицирует процессы формирования слоя, усиливает его связь с поверхностью, улучшает качество и свойства покрытия.

Ультразвуковая обработка. Отмывку корпусов двигателей после механообработки можно проводить по-разному: удалить стружку и остатки еще не засохших СОЖ способны и струйные, и ультразвуковые мойки. Выбор способа будет зависеть от размера и формы самого двигателя.

Крупные детали загружаются на паллеты струйный моек и очищаются в закрытой камере струями нагретого моющего раствора под давлением. Такие моечные машины удобны тем, что могут применяться даже для очень больших и тяжелых деталей.

Ультразвуковые мойки подходят для небольших корпусов или деталей, имеющих сложную форму. В этом случае, детали опускаются в ванну с моющим раствором в сетчатых корзинах или устанавливаются на специальные держатели, и в течение нескольких минут очищаются ультразвуком. Одними из главных преимуществ УЗ очистки являются высокая эффективность и неабразивное воздействие на металл.

Для напыления высокопрочных износостойких материалов, когда покрываемая поверхность очень твердая и не поддается воздействию дроби или песка при абразивной обработке, применяют электроискровую обработку, при которой поверхность детали обрабатывают слабыми электрическими разрядами с помощью вибрирующего с высокой частотой электрода. Происходит электроэрозионное воздействие разрядов, заключающееся в микрооплавлении и отрыве частиц на электроде или на изделии, массопереносе вещества между электродом и обрабатываемой поверхностью, в результате чего образуются неровности высотой несколько сотых долей миллиметра; таким образом, создается шероховатость поверхности, улучшающая сцепление материала покрытия с основой независимо от способа его нанесения.

В ряде случаев электроискровую обработку используют не как способ подготовки поверхности к покрытию, а как самостоятельный способ покрытия, обеспечивающий нанесение материала электрода на обрабатываемую поверхность. Для восстановления размеров изношенных конструкционных деталей применяют чаще всего железные электроды, при обраотке кромок инструментов часто используют электроды из порошковых твердых сплавов на основе карбида вольфрама.