Kerneprocesserne for H13 stålkeramisk belægning omfatter hovedsageligt plasmasprøjtning (APS), høj-flammesprøjtning (HVOF) og fysisk dampaflejring (PVD). Hver af disse tre metoder har sin egen vægt med hensyn til udstyrsprincipper, procesparametre og anvendelige scenarier, men alle kræver tre hovedstadier: substratforbehandling, sprøjtning/aflejring og efterbehandling.-
I. Generel forbehandlingsproces (delt af alle processer)
Uanset hvilken belægningsteknologi der anvendes, skal H13-stålsubstratet gennemgå en streng forbehandling for at sikre vedhæftningsstyrke:
Affedtning og rengøring: Fjern overfladeolie med acetone eller ultralydsrensning.
Sandblæsning og ruhed: Sandblæs overfladen med Al₂O₃ slibemiddel (60–80 mesh) for at forbedre overfladens ruhed (Ra større end eller lig med 3,2μm) og forbedre den mekaniske vedhæftning.
Forvarmningsbehandling: Opvarm emnet til 150-200 grader for at reducere termiske spændingsforskelle under sprøjtning.
II. Detaljeret forklaring af tre mainstream-processer
1. Plasmasprøjtning (APS)
Bruger en plasmabue med høj- temperatur til at smelte keramisk pulver og sprøjte det ved høj hastighed på substratoverfladen.
Procestrin:
1. Plasmabuedannelse: En Ar/N₂/H₂-blandet gas ioniseres af en elektrisk lysbue for at danne en plasmastråle med temperaturer op til 15.000–20.000 K.
2. Pulvertilførsel og -smeltning: Al2O3-, ZrO2- eller Al2O3-TiO2-pulver føres ind i strålen og opvarmes til en smeltet eller semi-smeltet tilstand.
3. Høj-afsætning: Pulver påvirker underlaget med en hastighed på 200-600 m/s og afkøles hurtigt for at danne en belægning.
4. Kontrolparametre: Strøm 100–600 A, spænding 30–80 V, pulvertilførselshastighed 10–30 g/min.
5. Funktioner: Kan sprøjte forskellige keramiske materialer; belægningstykkelse 100–200 μm, porøsitet cirka 2–5 %.
6. Høj-flammesprøjtning (HVOF): Opnåelse af tæt belægningsaflejring ved at generere en supersonisk flammestrøm gennem forbrænding af brændstoffer (såsom petroleum eller brint) og høj-ilttryk.
2. Procestrin for høj-flammesprøjtning (HVOF):
Forbrændingsreaktion: Brændstof og O₂ brænder kontinuerligt i forbrændingskammeret, hvilket producerer en høj-temperaturflamme på 2900-3000 grader.
Gasacceleration: Gas udvider sig gennem en Laval-dyse og danner en supersonisk stråle på 1500-2000 m/s.
Pulveracceleration og aflejring: Keramisk pulver (såsom WC-Co, Cr₃C₂-NiCr) opvarmes til en plastisk tilstand og påvirker underlaget med høj hastighed og danner en høj-vedhæftningsbelægning.
Typiske parametre: Sprøjteafstand 150–300 mm, belægningens limningsstyrke kan nå over 70 MPa.
Karakteristika: Porøsitet<1%, high bonding strength, suitable for high wear resistance and fatigue resistance conditions.
3. Fysisk dampaflejring (PVD)
I et vakuummiljø forstøves målmaterialet fysisk og aflejres på substratoverfladen for at danne en film.
Procestrin:
Støvsugning: Evakuer kammeret til over 10⁻³ Pa for at sikre et rent miljø.
Ionrensning: Indfør Ar-gas og påfør en negativ forspænding for at generere argonioner, der bombarderer emnets overflade, aktiverer og fjerner oxider.
Filmaflejring: Brug buefordampning eller magnetronforstøvning til at fordampe metalmål såsom Ti og Cr, som reagerer med N₂ og danner hårde belægninger såsom TiN og CrN.
Depositionskontrol: Temperatur 200–500 grader, aflejringshastighed 0,1–1 μm/h, filmtykkelse typisk 2–5 μm.
Funktioner: Tæt, ikke-porøs belægning med høj overfladefinish, velegnet til præcisionsforme og anti-vedhæftningsapplikationer.
III. Efter-behandling og kvalitetskontrol
Langsom afkøling: Afkøl langsomt til stuetemperatur efter sprøjtning for at undgå termisk spænding.
Overfladebehandling: Slibning eller polering efter behov for at sikre dimensionsnøjagtighed.
Testmetoder:
Mikrohårdhedstest (HV)
Adhæsionstest (ASTM C633 standard)
Metallografisk analyse og SEM-observation af belægningsstruktur
