Giáo trình Công nghệ phun phủ bề mặt - Chương 5: Phun phủ bề mặt

1

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

ch−¬ng 5

p h u n p hñ bÒ mÆt

5.1. LÞch sö ph¸t triÓn vµ ph©n lo¹i

C«ng nghÖ phun phñ bét kim lo¹i hoÆc ceramic ®−îc ra ®êi vµo nh÷ng n¨m 50 cña

thÕ kû nµy. Ban ®Çu lµ phun bét b»ng ngän löa ®Ìn x× oxy-axªtylen. §Õn nh÷ng n¨m 60

ng−êi ta b¾t ®Çu sö dông plasma hå quang. Dùa trªn c¬ së t−¬ng tù nh− phun plasma hå

quang, ng−êi ta s¸ng t¹o ra nhiÒu c«ng nghÖ phun plasma kh¸c nh− : plasma tÇn sè radio,

plasma ¸p suÊt thÊp,...

Hai nhãm phun phñ bÒ mÆt chÝnh hay ®−îc dïng hiÖn nay lµ : phun bét vËt liÖu

nãng ch¶y vµ phun plasma.

Trong nhãm phun vËt liÖu nãng ch¶y, khi sö dông hçn hîp næ ®Ó t¹o gia tèc vµ ®Èy

bét ®Õn bÒ mÆt chi tiÕt ta cã c«ng nghÖ phun næ. Tõ ®©y ta gäi t¾t hai lo¹i phun trong nhãm

nµy lµ : phun khÝ vµ phun næ. Ngoµi ra, khi cã sö dông n¨ng l−îng ®iÖn (hå quang) ®Ó lµm

nãng ch¶y vËt liÖu phñ ta cã c«ng nghÖ phun hå quang. §Ó n©ng cao h¬n n÷a chÊt l−îng

cña líp phñ còng nh− gi¶m tiÕng ån, ng−êi ta thiÕt kÕ ra c¸c kiÓu ®Çu phun siªu ©m.

Trong c¸c c«ng nghÖ phun plasma, dùa vµo kü thuËt t¹o plasma, ng−êi ta ph©n ra

lµm hai lo¹i :

Plasma hå quang, plasma h×nh thµnh do hiÖn t−îng phãng hå quang ®iÖn

Plasma tÇn sè radio RF (Radio Frequancy), plasma h×nh thµnh nhê sö dông dßng

®iÖn c¶m øng tÇn sè radio (vµi MHz).

Tuú theo chÊt khÝ sö dông ®Ó t¹o plasma (gäi lµ khÝ plasma) mµ ng−êi ta cã :

Plasma khÝ Ar, plasma khÝ N₂, khÝ H₂,..., plasma hçn hîp khÝ Ar+ N₂, He+N₂,...

Tuú theo ¸p suÊt buång phun mµ chia ra : Plasma ¸p suÊt khÝ quyÓn, plasma ¸p

suÊt ©m.

S¬ ®å ph©n lo¹i c¸c c«ng nghÖ phun phñ bÒ mÆt nh− sau :

Phun phñ bÒ mÆt

Phun vËt liÖu nãng ch¶y

Phun plasma

tÇn sè Radio

Phun plasma

hå quang

plasma khÝ Ar

plasma khÝ N₂

Phun

trong

khÝ

Phun

d−íi

¸p

quyÓn

suÊt

thÊp

plasma khÝ

2

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

Ngµy nay, trong kü thuËt phun phñ, th«ng dông h¬n c¶ lµ phun khÝ : dïng hçn hîp oxy-

axªtylen vµ phun plasma hå quang dïng hçn hîp khÝ Ar + H₂.

5.2. ®Æc ®iÓm c¬ b¶n vµ vai trß cña

c¸c c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

Kü thuËt t¹o líp phñ b»ng c¸c c«ng nghÖ phun phñ bÒ mÆt thùc chÊt lµ ®−a c¸c h¹t

r¾n vµo dßng vËt chÊt cã n¨ng l−îng cao : dßng khÝ ch¸y hoÆc dßng plasma (t¹o b»ng hå

quang hoÆc b»ng tÇn sè radio) nh»m : t¨ng tèc ®é h¹t r¾n, nung h¹t nãng ch¶y (cã thÓ chØ

nãng ch¶y mét phÇn), ®Èy h¹t nãng ch¶y ®Õn bÒ mÆt chi tiÕt cÇn phñ. Líp phñ, do ®Æc

®iÓm h×nh thµnh, cã cÊu tróc d¹ng líp xÕp chång chÊt lªn nhau. Do ®ã c¸c c«ng nghÖ

phun phñ bÒ mÆt cã chung ®Æc ®iÓm lµ :

- Nguån n¨ng l−îng c¸ch ly víi bÒ mÆt chi tiÕt phñ, nhiÖt ®é bÒ mÆt phñ cã thÓ gi÷ ë

o

nhiÖt ®é 80 ®Õn 100 C. §iÒu nµy cho phÐp phñ ceramic lªn vËt liÖu polyme. M«i tr−êng

phun ph¶i ®−îc khèng chÕ, ®Ó kh«ng lµm háng bét do c¸c ph¶n øng ho¸ häc, cã thÓ nung

nãng bét lªn nhiÖt ®é ®ñ cao 900-1000 ^oC nh»m c¶i thiÖn ®é b¸m dÝnh vµ t¨ng ®é xÝt chÆt

cña líp phñ.

- C¸c h¹t r¾n d−íi t¸c dông vËt lý, ho¸ häc cña dßng phun (plasma ch¼ng h¹n) cã

thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt thay ®æi, do ®ã líp phñ nhËn ®−îc kh«ng nhÊt thiÕt cã thµnh phÇn

trïng víi hçn hîp bét ban ®Çu.

- Líp phñ cã cÊu tróc d¹ng líp do c¸c h¹t nãng ch¶y hoÆc biÕn mÒm ®Ëp lªn bÒ mÆt

phñ víi mét ®éng n¨ng nµo ®ã lµm cho chóng dÑt ra.

- C¸c vËt liÖu phñ, ®ang ë nhiÖt ®é cao, khi tiÕp xóc víi bÒ mÆt chi tiÕt th× ®−îc lµm

nguéi rÊt nhanh. Tèc ®é nguéi, khi phun plasma, −íc tÝnh kho¶ng 10⁵-10⁷®é/s, do ®ã, ®èi

víi kim lo¹i, cã thÓ t¹o thµnh c¸c pha gi¶ æn ®Þnh, vi tinh thÓ cì h¹t kho¶ng 0,25-0,5 µm

hoÆc v« ®Þnh h×nh. C«ng nghÖ phun phñ bÒ mÆt do ®ã cã thÓ xem nh− bao gåm c¸c c«ng

®o¹n : nãng ch¶y, ®«ng ®Æc vµ t«i.

- Cã thÓ t¹o ®−îc líp phñ cho c¸c chi tiÕt phøc t¹p nhê sö dông c¸c tay m¸y, ng−êi

m¸y hiÖn ®¹i.

- §Ó t¹o ®−îc líp phñ, tÊt c¶ c¸c vËt liÖu phun ph¶i cã nhiÖt ®é ch¶y vµ nhiÖt ®é ph©n

huû hoÆc bay h¬i chªnh nhau Ýt nhÊt 300 ®é, ®Ó vËt liÖu kh«ng bÞ ph©n huû hoÆc bay h¬i

hÕt tr−íc khi ®Õn bÒ mÆt chi tiÕt.

C«ng nghÖ phun phñ cã thÓ thùc hiÖn ®èi víi nhiÒu lo¹i chi tiÕt, còng cã thÓ xö lý t¹i

chç, côc bé ®èi víi c¸c kÕt cÊu lín. Nhê lùa chän chÊt phñ vµ c«ng nghÖ phñ thÝch hîp,

ng−êi ta cã thÓ thùc hiÖn c«ng nghÖ phun phñ lªn c¸c vËt liÖu phi kim lo¹i nh− : ceramic,

giÊy, gç vµ c¸c vËt liÖu polymer kh¸c.

Sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ phun phñ bÒ mÆt, ngµy nay ®· më réng ra nhiÒu lÜnh

vùc ¸p dông kh¸c nhau nh− : khÝ ®éng häc, h¹t nh©n, trong c¬ khÝ ®Ó t¹o c¸c líp phñ

chèng mµi mßn, chèng ¨n mßn, t¹o c¸c líp phñ trong ngµnh ®iÖn, líp c¸ch nhiÖt,... VÝ dô,

n¨m 1987, líp phñ ceramic t¹o b»ng c«ng nghÖ phun plasma ë Mü cã gi¸ trÞ tµi chÝnh trªn

1,2 tû ®« la, mçi n¨m t¨ng kho¶ng 12%, trong ®ã kho¶ng 75% giµnh cho ngµnh hµng

kh«ng (kho¶ng 256 chi tiÕt ®éng c¬ m¸y bay). Trong nh÷ng n¨m qua, c«ng nghÖ phun

plasma ®¹t ®−îc sù tiÕn bé lµ nhê c¸c tiÕn bé vÒ ®o l−êng c¸c dßng h¹t b»ng laser.

Trong qu¸ tr×nh phun phñ, nhÊt lµ phun plasma, cã tíi 50 th«ng sè ¶nh h−ëng, v×

vËy viÖc tèi −u ho¸ kh«ng ph¶i dÔ. Ngµy nay, nhê c¸c kü thuËt ®o l−êng hiÖn ®¹i, ng−êi ta

kh¼ng ®Þnh r»ng, chÊt l−îng cña líp phñ phô thuéc chñ yÕu vµo c¸c yÕu tè sau :

a- Tr¹ng th¸i nãng ch¶y vµ vËn tèc h¹t khi ®Ëp tíi bÒ mÆt chi tiÕt còng nh− cÊu tróc

cña líp phñ, ®Ó thay ®æi, c¸c th«ng sè cÇn ®iÒu chØnh lµ :

3

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

. VËn tèc cña h¹t : l−u l−îng khÝ phun, tû lÖ bét, khèi l−îng riªng, cì h¹t cña bét,

chiÒu dµi phun

. NhiÖt ®é h¹t : hÖ sè truyÒn nhiÖt gi÷a dßng phun vµ h¹t, hÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu

h¹t, thêi gian l−u cña h¹t trong dßng phun

. CÊu tróc cña líp phñ : vËn tèc h¹t, nhiÖt ®é h¹t, b¶n chÊt, l−u l−îng, kÝch th−íc vµ

sù ph©n bè h¹t, vÞ trÝ ®Çu phun (kho¶ng c¸ch phun, ®é nghiªng ®Çu phun)

b- Ph¶n øng ho¸ häc gi÷a h¹t víi dßng phun, víi m«i tr−êng. Sù ph©n ly cña h¹t do

b¶n chÊt vËt liÖu h¹t vµ sù trao ®æi nhiÖt gi÷a h¹t vµ dßng phun quyÕt ®Þnh

c- Sù nung nãng chi tiÕt phñ phô thuéc vµo chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi gi÷a ®Çu phun vµ

chi tiÕt, phô thuéc vµo sù t¶n nhiÖt ra m«i tr−êng xung quanh, quyÕt ®Þnh cÊu tróc cña líp

phñ, øng suÊt vµ sù h×nh thµnh vÕt nøt trong líp phñ

CÊu tróc vµ tÝnh chÊt cña líp phñ phô thuéc vµo nhiÒu th«ng sè, ng−îc l¹i, mét th«ng

sè ¶nh h−ëng ®Õn nhiÒu tÝnh chÊt cña líp phñ, ®«i khi chång chÐo vµ t¸c dông ®èi ng−îc

nhau. V× vËy, viÖc m« h×nh ho¸ ®Ó t×m tèi −u lµ ®iÒu rÊt cÇn thiÕt.

5.3. C¸c ph−¬ng ph¸p ®o vµ m« h×nh ho¸

5.3.1. C¸c ®iÓm chung

Nh− ®· nªu trªn, dßng phun cã thÓ lµ s¶n phÈm ch¸y cña khÝ cã chøa c¸c khÝ : CO₂,

CO, H₂O, H₂, O₂, N₂, H, O, N cã thÓ lµ plasma h×nh thµnh d−íi t¸c dông cña tõ tr−êng dßng

®iÖn mét chiÒu, hoÆc dßng ®iÖn tÇn sè radio cã ¸p suÊt n»m trong kho¶ng tõ 6.10³®Õn

10⁵Pa. KhÝ plasma th−êng lµ hçn hîp cña c¸c khÝ Ar-H₂, Ar-He vµ N₂-H₂.

TËn dông n¨ng l−îng cña hçn hîp næ còng lµ xu h−¬ng ®−îc nhiÒu ng−êi quan t©m

v× chÊt l−îng líp phñ cao ( xÝt chÆt, b¸m dÝnh tèt ) vµ phñ nhanh.

S¬ ®å lµm viÖc cña ba lo¹i ®Çu phun ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.1a- ®Çu phun khÝ,

5.1b- ®Çu phun hå quang vµ 5.1c. ®Çu phun næ.

Khi phun plasma, h×nh 5.1c., ngän löa phun kh¸ dµi, c¸c ®−êng cong biÓu thÞ c¸c

®−êng ®¼ng nhiÖt vµ vËn tèc chuyÓn ®éng cña dßng phun. NhiÖt ®é cao nhÊt trªn trôc cã

thÓ ®¹t tíi 14000K.

MËt ®é n¨ng l−îng cña plasma hå quang kho¶ng 10²KWh/kg khÝ. Bét ®−îc ®−a vµo

trong èng phun ë cuèi hoÆc ë bªn ngoµi èng theo ph−¬ng vu«ng gãc hoÆc nghiªng mét

chót so víi trôc ®Çu phun.

§èi víi ®Çu phun tÇn sè radio (RF), ®−êng kÝnh plasma to h¬n nhiÒu (20-40mm), mËt

®é n¨ng l−îng trung b×nh nhá h¬n ®Çu phun hå quang tõ 10-20 lÇn (kho¶ng 15-10 KWh/kg

khÝ). Bét ph¶i ®−a vµo t©m dßng phun ®Ó kh«ng lµm ®¶o lén dßng phun.

Khi sö dông ®Çu phun RF, sù h×nh thµnh plasma phô thuéc vµo b¶n chÊt cña khÝ, vµo

tÇn sè vµ vµo c«ng suÊt cña ®Çu phun RF, vµo vÞ trÝ, vµo b−íc cuèn cña vßng c¶m øng vµ

c¸ch dÉn khÝ trong ®Çu phun RF.

Kh¸c víi khi phun plasma hå quang, khi phun plasma RF, nhiÖt ®é cao nhÊt kh«ng

qu¸ 10.000K, vËn tèc nhá h¬n 50 m/s vµ gradient nhiÖt ®é vµ vËn tèc khÝ theo ph−¬ng

ph¸p tuyÕn ®Òu nhá h¬n, khÝ dïng phæ biÕn lµ hçn hîp Ar-He, ¸p dông chñ yÕu lµ phñ hîp

kim MCrAlY (M=Ni, Co, Ni-Co, Fe,...), phñ ceramic cßn ch−a hoµn toµn æn ®Þnh.

C¸c ph©n tÝch sau d©y chñ yÕu dùa vµo kÕt qu¶ nghiªn cøu ®èi víi dßng phun

plasma, ®èi víi dßng phun khÝ, do ®¬n gi¶n h¬n, ®−îc suy ra t−¬ng tù.

4

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

H×nh 5.1a. S¬ ®å ®Çu phun khÝ

1- ngän löa phun

2- cÊp bét

3- khÝ nÐn

4- khÝ ch¸y

H×nh 5.1b. S¬ ®å ®Çu phun

plasma

1- dßng plasma

2- n−íc lµm nguéi

3- khÝ plasma

4- cÊp bét

5- c¸ch ®iÖn

2

4

3

1

H×nh 5.1c. S¬ ®å ®Çu phun næ

1 - khÝ mang bét

2 - thïng chøa bét

3 - bu gi

4 - nßng phun

5 - ®−êng dÉn khÝ ch¸y

5

5.3.2 C¸c ph−¬ng ph¸p ®o ®¹c vµ ph©n tÝch

5

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

NhiÖt ®é, vËn tèc plasma, bét

5.3.3. M« h×nh ho¸ qu¸ tr×nh phun plasma

5.3.3.1. Phun plasma

Cã nhiÒu m« h×nh ®−îc ®Ò ra : m« h×nh ch¶y tÇng, m« h×nh ch¶y rèi.

§èi víi ®Çu phun hå quang : chØ cho phÐp thiÕt lËp quan hÖ gi÷a sù ph©n bè nhiÖt ®é

vµ vËn tèc víi ®iÒu kiÖn biÕt sù ph©n bè nhiÖt ®é tr−íc khi ®−a bét vµo. C¸c qu¸ tr×nh ®iÖn

cùc hÇu nh− ch−a cã m« h×nh nµo. Ng−îc l¹i, ®èi víi plasma RF, ng−êi ta hoµn toµn lËp

®−îc m« h×nh vµ dù kiÕn ®−îc sù phãng ®iÖn xÈy ra khi nµo.

Ng−êi ta còng ®· thiÕt lËp m« h×nh truyÒn nhiÖt vµ trao ®æi chÊt khi phun phñ bÒ mÆt

tõ ®ã x¸c ®Þnh sù ph©n bè nhiÖt ®é trong dßng phun vµ trong h¹t còng nh− ¶nh h−ëng cña

c¸c th«ng sè c«ng nghÖ ®Õn sù ph©n bè nhiÖt ®é. Tõ c¸c kÕt qu¶ nµy, ng−êi ta ®· x¸c ®Þnh

®−îc c¸c th«ng sè hîp lý cho qu¸ tr×nh phun phñ bÒ mÆt. Tuy nhiªn v× phøc t¹p vµ biÕn ®æi

theo ®iÒu kiÖn thùc tiÔn do ®ã c¸c kÕt qu¶ tr×nh bµy sau ®©y còng chØ ®Ó tham kh¶o.

5.4. Sù h×nh thµnh líp phñ

5.4.1. Tr¹ng th¸i tiÕp xóc cña h¹t lªn bÒ mÆt chi tiÕt

Qu¸ tr×nh h×nh thµnh líp phñ bao gåm c¸c b−íc : t¹o dßng phun cã n¨ng l−îng cao,

®−a bét vµo dßng phun, nung nãng ch¶y bét, phñ lªn bÒ mÆt chi tiÕt, ®«ng ®Æc vµ h×nh

thµnh líp phñ. ChuyÓn ®éng cña h¹t trong dßng phun rÊt ng¾n ( chØ tõ 10^-5®Õn 10^-3s) do

®ã chi cã thÓ ®iÒu khiÓn ®−îc nhê m« h×nh ho¸ vµ thùc hiÖn tù ®éng.

Khi phun h¹t lªn bÒ mÆt ph¼ng, tû lÖ ®−êng kÝnh phñ cña h¹t lªn bÒ mÆt (D) so víi

®−êng kÝnh h¹t ban ®Çu d x¸c ®Þnh theo c«ng thøc :

D/d = k ( ρ . V_d. µ)^0,2

(5.2)

Trong ®ã : ρ lµ khèi l−îng riªng cña h¹t

µ lµ ®é sÖt h¹t khi tíi bÒ mÆt

V_dlµ vËn tèc h¹t khi ®Ëp vµo bÒ mÆt

k lµ hÖ sè phô thuéc vµo cÊu tróc bÒ mÆt, vµo c«ng nghÖ phun.

Khi phun h¹t Al₂O₃trong plasma hå quang, khÝ plasma sö dông lµ hçn hîp khÝ Ar + 10%

H₂, c«ng suÊt 29 kW th× k = 1,29 x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm, khi ®ã D/d = 3 ®Õn 7. Khi h¹t

nãng ch¶y (T > To) th× µ rÊt nhá do ®ã tû lÖ D/d cao, cÇn t¨ng vËn tèc h¹t ®Ó gi¶m thêi gian

l−u cña h¹t vµ do ®ã gi¶m nhiÖt ®é h¹t. Khi h¹t ®Ëp lªn bÒ mÆt, cã ba kh¶ n¨ng tiÕp xóc

gi÷a h¹t vµ bÒ mÆt (h×nh 5.2.) :

b)

c)

a)

H×nh 5.2. Tr¹ng th¸i tiÕp xóc cña h¹t phun lªn bÒ mÆt chi tiÕt

a- phun dÝnh, b- phunb¸m dÝnh mét phÇn, c- phun kh«ng b¸m dÝnh (tung toÐ)

- Phun dÝnh, h×nh 5.2a, h¹t b¸m dÝnh tèt lªn bÒ mÆt, th−êng xÈy ra khi phun h¹t lªn

bÒ mÆt tr−íc ®ã ®· ®−îc phñ hoÆc líp phñ b¸m dÝnh tèt bÒ mÆt chi tiÕt.

6

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

- Phun b¸m dÝnh mét phÇn, h×nh 5.2b, chØ b¸m ë phÇn gi÷a, cßn xung quanh kh«ng

b¸m dÝnh cong lªn nh− c¸c c¸nh hoa.

- Phun tung toÐ, h×nh 5.2c, c¸c h¹t cã nhiÖt ®é qu¸ cao khi ®Ëp lªn bÒ mÆt th× vì ra

lµm nhiÒu m¶nh nhá. ChÊt l−îng líp phñ do tr¹ng th¸i tiÕp xóc cña h¹t lªn bÒ mÆt quyÕt

®Þnh, tèt nhÊt lµ phun dÝnh. NhiÖt luyÖn líp phñ c¶i thiÖn ®¸ng kÓ tÝnh chÊt cña líp phñ:

t¨ng b¸m dÝnh, t¨ng ®é xÝt chÆt cña líp phñ,...Tuy nhiªn cßn mét lo¹i vÊn ®Ò ch−a ®−îc

gi¶i quyÕt lµ: chi tiÕt phñ th«ng th−êng cã bÒ mÆt bÊt kú, qu¸ tr×nh nguéi rÊt nhanh cña líp

phñ (cì 10⁷®é.s),...cã ¶nh h−ëng ®Õn c«ng nghÖ phun còng nh− chÊt l−îng líp phñ.

5.4.2. Sù b¸m dÝnh cña líp phñ

Sù b¸m dÝnh lµ ®Æc tÝnh quan träng nhÊt cña líp phñ, c¬ chÕ b¸m dÝnh cña líp phñ

lªn chi tiÕt nh− sau:

a, Mãc nèi c¬ häc, lµ c¬ chÕ b¸m

dÝnh quan träng nhÊt ®Æc biÖt víi líp phñ

ceramic. Sù phun c¸t lµm s¹ch bÒ mÆt

tr−íc khi phñ t¹o ra c¸c nhÊp nh« bÒ mÆt

(h×nh 5.3.) lµ n¬i b¸m dÝnh mãc nèi c¬

häc cña líp phñ lªn bÒ mÆt. Sù b¸m nèi

t¨ng khi t¨ng sè l−îng nhÊp nh« trªn bÒ

mÆt. Tuy nhiªn còng ph¶i chó ý lµ khi

t¨ng thêi gian phun c¸t lµm s¹ch ®Ó t¨ng

H×nh 5.3. B¸m dÝnh c¬ häc cña líp phñ

sè l−îng nhÊp nh« trªn bÒ mÆt.

§Ó b¸m dÝnh tèt, nh− ®· nªu trªn, h¹t ph¶i ®−îc phñ dÝnh trªn bÒ mÆt, cho nªn ®é

nhít ph¶i nhá vµ tÝnh thÊm −ít ph¶i cao. §Ó b¸m dÝnh tèt th× hÖ sè d·n në nhiÖt cña líp

phñ ph¶i Ýt sai kh¸c víi vËt liÖu chi tiÕt. §èi víi líp phñ chÊt l−îng cao, lùc b¸m dÝnh tèi

thiÓu ph¶i tõ 30-50 MPa míi ®¹t yªu cÇu. §èi víi líp phñ ceramic lªn vËt liÖu ceramic, lªn

cacbon hoÆc lªn vËt liÖu compozit sö dông trong nhiÒu lÜnh vùc: hµng kh«ng, vò trô vµ h¹t

nh©n, cßn nhiÒu vÊn ®Ò cÇn hoµn chØnh.

b, B¸m dÝnh nhê liªn kÕt gi÷a c¸c nguyªn tö hoÆc ph©n tö víi nhau, lùc liªn kÕt

h×nh thµnh do qu¸ tr×nh khuÕch t¸n t¹o ra c¸c hîp kim hoÆc hçn hîp, cã ®é bÒn nhÊt ®Þnh.

Qu¸ tr×nh khuÕch t¸n chØ cã thÓ xÈy ra ®¸ng kÓ khi nhiÖt ®é bÒ mÆt chi tiÕt ®ñ cao. VÝ dô

khi phun bét siªu hîp kim d−íi ¸p suÊt ©m. NhiÖt ®é bÒ mÆt trong qu¸ tr×nh phun lµ 950 ^oC

do hå quang ®iÖn nung nãng. HoÆc khi phun Al lªn bÒ mÆt Ni nhê ph¶n øng to¶ nhiÖt t¹o

hîp kim Al-Ni.

c, B¸m dÝnh ho¸ häc, do ¸i lùc ho¸ häc cña líp phñ víi vËt liÖu nÒn t¹o thµnh c¸c

hîp chÊt ho¸ häc, vÝ dô khi phñ Mo lªn chi tiÕt thÐp. Do Mo cã ¸i lùc ho¸ häc lín víi Fe

chóng ph¶n øng t¹o thµnh c¸c hîp chÊt liªn kim nh− FeMo, Fe₂Mo. C¸c ph¶n øng nµy to¶

nhiÖt lµm nãng ch¶y líp vËt liÖu s¸t phÝa d−íi lµm cho c¸c ph¶n øng xÈy ra cµng m¹nh,

gi÷a Ni vµ Al còng xÈy ra hiÖn t−îng t−¬ng tù nµy. C¸c hîp chÊt ho¸ häc th× bÒn v÷ng

nh−ng hay bÞ gißn.

Trong c¸c c¬ chÕ b¸m dÝnh nªu trªn, b¸m dÝnh nhê liªn kÕt nguyªn tö hoÆc ph©n tö

th× cho ®é bÒn cao nhÊt. Sù b¸m dÝnh cã thÓ ®−îc c¶i thiÖn nÕu ta t¹o s¬ bé mét líp ¨n

ch©n trung gian cã chiÒu dµy tõ 0,05 ®Õn 0,2 mm cã t¸c dông :

- C¶i thiÖn tÝnh thÊm −ít cña h¹t lªn chi tiÕt

- Líp chuyÓn tiÕp ®Ó gi¶m chªnh lÖch ®ét ngét vÒ hÖ sè d·n në nhiÖt.

- B¶o vÖ bÒ mÆt chi tiÕt tr−íc khi phñ (khái oxy ho¸).

C¸c líp trung gian ¨n ch©n th−êng ®−îc dïng vµ nhiÖt ®é oxy ho¸ tèi h¹n lµ : Mo

o

(315^oC), NiAl20 (620 C), NiAl5 (1010 C), NiCr20 (1260 C), NiCr20Al6 (980 C). C¸c chi

tiÕt cã líp phñ s¬ bé ph¶i ®−îc gi÷ nhiÖt ®é tr−íc khi phñ kh«ng ®−îc v−ît qu¸ nhiÖt ®é

7

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

oxy ho¸ tíi h¹n, mÆt kh¸c còng ph¶i tr¸nh c¸c qu¸ tr×nh ¨n mßn kh¸c, vÝ dô ¨n mßn NiAl6

trong dung dÞch muèi. Líp phñ trung gian quan träng lµ MCrAlY (trong ®ã M cã thÓ lµ Ni,

Co, Fe, Ni-Co,...) cã t¸c dông tr¸nh va ®Ëp nhiÖt (biÕn ®æi nhiÖt ®ét ngét) cho siªu hîp kim.

5.4.3. øng suÊt trong líp phñ

Hai lo¹i øng suÊt lµ : øng suÊt vi m« vµ øng suÊt vÜ m«

- øng suÊt vi m«, h×nh thµnh do c¸c tÊm nhá co l¹i khi khi lµm nguéi (v× líp phñ cã

cÊu tróc líp, mçi líp do c¸c tÊm ghÐp l¹i). C¸c tÊm nhá cã thÓ n»m trªn mÆt tiÕp xóc víi

vËt liÖu nÒn cã thÓ n»m trong líp phñ vµ cÊu t¹o nªn líp phñ. Th«ng th−êng c¸c øng suÊt

kÐo cña c¸c tÊm nhá tù triÖt tiªu khi xuÊt hiÖn c¸c vÕt nøt. C¸c vi øng suÊt cã thÓ sinh ra

vµ c©n b»ng trªn mÆt ph©n c¸ch gi÷a líp phñ vµ chi tiÕt, còng cã thÓ ë chÝnh trong líp phñ.

V× thÕ, vi øng suÊt ¶nh h−ëng ®Õn hÖ sè gi·n në nhiÖt t−¬ng ®èi gi÷a líp phñ vµ nÒn, còng

cã thÓ ¶nh h−ëng ®Õn biÕn d¹ng cña chi tiÕt, do ®ã líp trung gian cã vai trß quan träng

trong c©n b»ng vi øng suÊt.

- øng suÊt vÜ m«, xuÊt hiÖn vµ c©n b»ng trong toµn bé chi tiÕt líp phñ. Nguyªn nh©n

lµ do hÖ sè co khi lµm nguéi cña líp phñ vµ chi tiÕt kh¸c nhau.

a)

b)

H×nh 5.4. Tr¹ng th¸i bÒ mÆt vµ øng suÊt

§Æc biÖt víi líp phñ ceramic, do vËt liÖu ceramic chÞu nÐn cao h¬n nhiÒu chÞu kÐo, do ®ã

trong qu¸ tr×nh phñ ph¶i t¹o líp ¨n ch©n tr−íc hoÆc t¹o øng suÊt nÐn lªn líp phñ. VÝ dô

lµm nguéi b»ng n−íc phÝa ®èi diÖn víi líp phñ, trong qu¸ tr×nh phñ, líp phñ lu«n chÞu

øng suÊt nÐn do ®ã triÖt tiªu mét phÇn hoÆc hoµn toµn øng suÊt kÐo khi lµm nguéi toµn líp

phñ, v× vËy líp phñ kh«ng bÞ nøt. §iÒu khiÓn tèc ®é nguéi cña líp phñ b»ng c¸c biÖn ph¸p

sau :

a, Thæi lªn bÒ mÆt tr−íc vµ trong qu¸ tr×nh phñ b»ng khÝ CO₂, kh«ng khÝ hoÆc khÝ ho¸

láng.

b, Thæi khÝ nÐn vu«ng gãc víi dßng plasma s¸t víi mÆt chi tiÕt ®Ó dßng plasma kh«ng

trùc tiÕp nung nãng bÒ mÆt chi tiÕt.

c, T¨ng tèc ®é quÐt ®Çu phun trªn bÒ mÆt chi tiÕt ®Ó lµm gi¶m chiÒu dµy phñ mçi lÇn

quÐt, quÐt nhiÒu lÇn ®Ó t¹o líp phñ dµy.

VÝ dô, khi phñ ZrO₂+ 8% Y₂O₃(theo khèi l−îng) dµy 0,4 mm. NÕu phun b×nh th−êng

th× øng suÊt d− lín. NÕu t×m c¸ch ®Ó gi÷ nhiÖt ®é chi tiÕt vµ líp phñ thÊp (vÝ dô phun n−íc

lµm nguéi ë mÆt ®èi diÖn) th× øng suÊt trong líp phñ lµ øng suÊt nÐn vµ kh«ng cã g× nguy

hiÓm.

§èi víi líp phñ ZrO₂, líp ¨n ch©n trung gian hÇu nh− kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn øng suÊt

d− trong ZrO₂, nh−ng l¹i lµm gi¶m râ nÐt tÝnh kh«ng liªn tôc cña øng suÊt trªn bÒ mÆt ph©n

c¸ch.

5.4.4. CÊu tróc cña líp phñ

8

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

Do ®−îc lµm nguéi qu¸ nhanh tõ tr¹ng th¸i láng sang tr¹ng th¸i ®Æc (10⁷®é/s) c¸c

h¹t vËt liÖu cã thÓ ë tr¹ng th¸i kh«ng æn ®Þnh hoÆc v« ®Þnh h×nh. Khi ®−îc lµm nguéi nhanh

th× c¸c h¹t tinh thÓ rÊt nhá mÞn, do ®ã c¬ tÝnh rÊt cao.

5.4.5. §« xèp cña líp phñ

Do b¶n chÊt h×nh thµnh líp phñ b»ng phun plasma, do tèc ®é lµm nguéi mµ líp phñ

lu«n lu«n cã ®é xèp nhÊt ®Þnh, th−êng tõ 3 ®Õn 20%. Sù h×nh thµnh c¸c lç xèp trong líp

phñ cã thÓ h×nh dung trªn h×nh 5.5. Khi c¸c h¹t nãng ch¶y hoµn toµn, ®−îc ®Ëp vµo bÒ

mÆt víi vËn tèc lín th× ®é xèp nhá. §Ó t¨ng vËn tèc h¹t ng−êi ta thiÕt kÕ c¸c lo¹i ®Çu phun

siªu ©m, ®Çu phun c«ng suÊt lín (80 kW).

H×nh 5.5. Sù h×nh thµnh lç xèp trong líp phñ

a,b- h¹t nãng ch¶y kh«ng liªn kÕt, c- h¹t kh«ng nãng ch¶y, d- phun tung toÐ

CÊu tróc cña líp phñ quyÕt ®Þnh c¸c tÝnh chÊt c¬, ®iÖn, tÝnh chÊt nhiÖt lý vµ cuèi cïng

lµ c¸c tÝnh chÊt sö dông cña vËt liÖu. Trªn h×nh 5.6. lµ tËp hîp c¸c d¹ng khuyÕt tËt cña líp

phñ bao gåm:

a- Kh«ng b¸m dÝnh, kh«ng cÊu kÕt gi÷a líp phñ vµ chi tiÕt do ®Çu phun lu«n di

chuyÓn trªn bÒ mÆt chi tiÕt kh«ng hîp lý.

b- Sù ph©n tÇng

c- Nøt tÕ vi, h×nh thµnh do øng suÊt kÐo trªn c¸c tÊm nhá t¹o thµnh.

d- C¸c lç hæng, c¬ chÕ h×nh thµnh nh− nªu trªn h×nh 5.5.

e- C¸c vÕt nøt vu«ng gãc víi bÒ mÆt, do líp phñ co l¹i khi lµm nguéi

f- Bät khÝ n»m trong líp phñ khi phun.

g- H¹t kh«ng nãng ch¶y

§Ó gi¶m c¸c khuyÕt tËt cña líp phñ

cÇn cã biÖn ph¸p phèi hîp : chän lo¹i bét

(cì h¹t, sù ph©n bè cë h¹t), chÕ ®é c«ng

nghÖ phun (nhiÖt ®é chi tiÕt, l−u l−îng ,khÝ

plasma, ¸p suÊt phun, l−u l−îng bét,...).

H×nh 5.6. C¸c d¹ng khuÕt tËt cña líp phñ

TÝnh chÊt cña líp phñ ceramic, nãi chung thay ®æi rÊt ngÉu nhiªn, Ýt chÕ ngù ®−îc,

ng−îc l¹i líp phñ kim lo¹i phÇn nµo chÕ ngù ®−îc. VÝ dô, líp phñ MCrAlY lªn siªu hîp kim,

o

nÕu phñ trong ¸p suÊt ©m, nhiÖt ®é chi tiÕt khi phñ gi÷ ë 950-1000 C. Sau khi phñ, ®em

nhiÖt luyÖn ®Ó c¶i thiÖn liªn kÕt vµ khö øng suÊt. KÕt qu¶, nhËn ®−îc líp phñ xÝt chÆt h¬n

vµ c¬ tÝnh tèt h¬n lµ kh«ng nhiÖt luyÖn.

9

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

§Ó c¶i thiÖn tÝnh chÊt cña líp phñ ceramic th× phøc t¹p h¬n nhiÒu. V× ph¶i ñ ë nhiÖt ®é

1400 ^oC hµng 100h, mµ ®èi víi chi tiÕt, hiÕm cã vËt liÖu nµo chÞu ®−îc ®iÒu kiÖn nµy. Ngµy

nay ng−êi ta ®· ph¶i dïng chiÕu tia laser ®Ó c¶i thiÖn tÝnh chÊt cña líp phñ ceramic. Líp

phñ sau khi sö lý th× xÝt chÆt h¬n nh−ng l¹i xuÊt hiÖn nhiÒu vÕt nøt vu«ng gãc víi bÒ mÆt.

GÇn ®©y, ®· xuÊt hiÖn líp phñ compozit nÒn ceramic sîi tÕ vi. Sîi vµ nÒn ®−îc trén lÉn vµ

phun cïng. §é cøng cã thÓ ®¹t 2000HV. BÒ mÆt chi tiÕt tr−íc khi phñ ph¶i ®−îc phun c¸t

lµm nh¸m víi R_a≥ 0,4 µm, nÕu kh«ng, øng suÊt trong líp phñ sÏ g©y nhiÒu vÕt nøt lµm

bong líp phñ.

5.5. C«ng nghÖ phun bét vËt liÖu nãng ch¶y

Lµ ph−¬ng ph¸p ®−îc sö dông réng r·i trong c«ng nghiÖp ®Ó t¹o c¸c líp phñ Zn,

Cd, Pb, Al, Sn, Ni, Cu,... chèng ¨n mßn, mµi mßn vµ trang trÝ. Ngoµi ra, phun phñ bÒ mÆt

cßn cã c¸c t¸c dông ®Æc biÖt kh¸c nh− : t¨ng ®iÖn trë, söa ch÷a c¸c khuyÕt tËt bÒ mÆt,...

Ng−êi ta th−êng thiÕt kÕ lç phun cã gãc më kho¶ng 25^o®Ó ®¶m b¶o kh¶ n¨ng dÉn

bét tèt vµ Ýt bÞ kh«ng khÝ th©m nhËp vµo khi phun. Tuú theo lo¹i lo¹i khÝ ch¸y sö dông,

ng−êi ta tÝnh to¸n c¸c th«ng sè khi phun ®Ó chØ sè R©ynol n»m trong kho¶ng thÝch hîp . VÝ

dô: khÝ ch¸y lµ H₂th× Re lµ 2200, axªtylen vµ khÝ ®èt th× chän Re kho¶ng 8900 ®Õn 10400 .

Bét ®−îc ®−a vµo t©m cña dßng phun, nhiÖt ®é ngän löa khi dïng hçn hîp oxy-

axªtylen cã thÓ lªn tíi 3200 ^oC , tèc ®é trung b×nh kho¶ng 150 - 160 m/s . Do ®ã bét ®−îc

nãng ch¶y (bét cã nhiÖt ®é ch¶y cao, cã thÓ chØ ®−îc nãng ch¶y líp bÒ mÆt), ®−îc dßng

khÝ dÉn tíi ®Ëp lªn bÒ mÆt t¹o thµnh líp phñ. Ngoµi vËt liÖu phñ d¹ng bét, ®èi víi kim lo¹i

(Zn, Sn,..) ng−êi ta cßn sö dông d−íi d¹ng d©y.

¦u ®iÓm cña c«ng nghÖ phun bét vËt liÖu nãng ch¶y lµ :

. Cã thÓ phñ ®−îc hÇu hÕt c¸c vËt liÖu cã nhiÖt ®é ch¶y d−íi 3000^oC.

. Tèc ®é phñ nhanh (tõ 8 ®Õn 10 kg/h) hÖ sè sö dông vËt liÖu cao (cã thÓ ®¹t tíi

95%).

. Cã kh¶ n¨ng phñ côc bé ë mét phÇn bÒ mÆt chi tiÕt, cã thÓ phñ t¹i chç kh«ng cÇn

th¸o l¾p chi tiÕt.

. DÔ thùc hiÖn, gi¸ ®Çu t− thiÕt bÞ nhá, dÔ thay ®æi

Nh−îc ®iÓm chñ yÕu cña c«ng nghÖ lµ :

. ChØ phñ ®−îc c¸c vËt liÖu cã nhiÖt ®é ch¶y kh«ng cao l¾m (chñ yÕu lµ vËt liÖu kim

lo¹i)

. §é xèp líp phñ lín (5-25%) do ®ã chÊt l−îng líp phñ kh«ng cao l¾m (®é bÒn

kh«ng v−ît qu¸ (5-25) MPa.

. HiÖu suÊt nhiÖt cña dßng phun thÊp, chØ ®¹t kho¶ng (2-12)%.

Khi phñ b»ng ph−¬ng ph¸p phun bét vËt liÖu nãng ch¶y, ng−êi ta th−êng t¹o gia tèc

chuyÓn ®éng cho c¸c h¹t vËt liÖu nãng ch¶y nhê khÝ nÐn d−íi ¸p suÊt tõ 4,2 ®Õn 4,5 at.

Trong qu¸ tr×nh phun, vËt liÖu d¹ng bét ®−îc nung nãng nhê s¶n phÈm ch¸y cña c¸c khÝ

nh− : axªtylen (C₂H₂), khÝ ®èt ( C₃H₈+ C₄H₁₀), khÝ mªtal (CH₄),... ®èt ch¸y b»ng oxy hoÆc

khÝ nÐn. C¸c khÝ nµy ph¶i ®−îc lµm s¹ch dÇu mì vµ Ýt Èm. Khi phun, tû lÖ l−u l−îng cña

c¸c khÝ ph¶i n»m trong giíi h¹n thÝch hîp th× nhiÖt ®é míi cao, tèc ®é dßng phun do ®ã

còng bÞ h¹n chÕ. Khi phun vËt liÖu nãng ch¶y, do chñ yÕu chØ dùa vµo n¨ng l−îng cña

dßng khÝ cho nªn khi phun khÝ, nhiÖt ®é h¹t, kh¶ n¨ng b¸m dÝnh vµ chÊt l−îng líp phñ thÊp

h¬n khi phun plasma. ChiÒu dµi ngän löa khi phun plasma còng lín h¬n.

Nãi chung, ®Ó líp phñ ®ång ®Òu, b¸m dÝnh tèt th× bÒ mÆt chi tiÕt ph¶i s¹ch, ph¼ng

vµ dÔ b¸m dÝnh líp phñ, tèt nhÊt lµ sau khi ®−îc phun c¸t lµm s¹ch. VËt liÖu phñ cã thÓ ë

d¹ng bét, d¹ng sîi. N¨ng l−îng lµm nãng ch¶y vËt liÖu phñ ngoµi nhiÖt n¨ng do ®èt ch¸y

c¸c nhiªn liÖu khÝ, nÕu cã sö dông n¨ng l−îng ®iÖn th× chÊt l−îng líp phñ tèt h¬n.

10

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

Khi cÇn t¹o líp phñ dµy, th× nªn phñ lµm nhiÒu lÇn, mçi lÇn phun víi chiÒu dµy tõ

0,3 ®Õn 0,5mm, ®Ó nhiÖt ®é bÒ mÆt (T) trong qu¸ tr×nh phun kh«ng qu¸ cao (T/T_f< 0,45,

xem môc 0.7) dÔ t¹o thµnh tinh thÓ th« to lµm xÊu tÝnh chÊt cña líp phñ.

C«ng nghÖ phun bét vËt liÖu nãng ch¶y cã thÓ thùc hiÖn ®èi víi Polyme. Khi phun

c¸c h¹t vËt liÖu Polyme sÏ nãng ch¶y vµ liªn kÕt víi líp bÒ mÆt hoÆc líp vËt liÖu Polyme

o

cã s½n trªn bÒ mÆt. Tr−íc khi phun, bét Polyme ph¶i ®−îc sÊy tõ 5 ®Õn 6 h ë (50-60) C,

bÒ mÆt chi tiÕt còng ph¶i ®−îc nung ®Õn nhiÖt ®é s¸t nhiÖt ®é ch¶y cña Polyme. Chi tiÕt

lín, nÕu kh«ng ®−a vµo lß sÊy ®−îc th× cã thÓ dïng hÖ thèng má ®èt ®Æt phÝa tr−íc ®Çu

phun bét ®Ó nung nãng s¬ bé trong qu¸ tr×nh phñ. NhiÖt ®é chi tiÕt cµng ®ång ®Òu vµ xÊp

xØ nhiÖt ®é ch¶y cña Polyme th× chÊt l−îng líp phñ cµng cao. Tr−êng hîp kh«ng nung

nãng tr−íc bÒ mÆt (nhÊt lµ chi tiÕt h×nh khèi lín mµ kh«ng ®−îc trang bÞ hÖ thèng má ®èt

®Ó nung nãng s¬ bé) th× ph¶i s¬n vµi líp lãt ¨n ch©n tr−íc khi phun. Líp lãt ¨n ch©n

th−êng lµ c¸c dung m«i cña s¬n (hay dÇu s¬n). Sau khi líp lãt ¨n ch©n kh« se bÒ mÆt th×

phun ngay. B¶ng 1. nªu thµnh phÇn mét sè hçn hîp phun phñ polyme hay dïng :

B¶ng 5.1. Thµnh phÇn mét sè bét phun polyme

Stt

1

Thµnh phÇn

55% Polyvinylbutyran + 19,8% PEHD^*+ 18% nhùa phenol-formadehyt + 10%

graphit

2

3

4

5

6

40% etylxenlulo + 60% s¸p

90% polyvinylbutyran + 10% graphit

50% polyvinylbutyran + 23% graphit + 21 iditol + 2% urotropyl

33% PE + 16% PS + 15% xerezin + 30% bét Al + 6% bét Fe

50% PEHD + 35% PS 15% phÊn ch× b¹c

* - PEHD- polyetylen (PE) tû träng cao, PS- polystyren

§Ó c¶i thiÖn tÝnh chÊt cña líp phñ, ng−êi ta cßn cho thªm vµo c¸c chÊt ®én nh»m c¶i thiÖn

c¸c tÝnh chÊt c¬ häc, vËt lý vµ ho¸ häc cña líp phñ. §Æc biÖt, ®−a c¸c vËt liÖu sîi vµo ®Ó

t¹o líp phñ compozit lµ h−íng ®ang ®−îc nhiÒu ng−êi quan t©m hiÖn nay.

C¸c khuyÕt tËt chñ yÕu cña líp phñ lµ : phång rép tõng vïng vµ bät khÝ.

Mét sè kiÓu ®Çu phun vµ ®Æc tÝnh kü thuËt ®−îc nªu trong b¶ng 5.2.

H×nh 5.1a. lµ s¬ ®å ho¹t ®éng mét lo¹i thiÕt bÞ phun khÝ dïng bét. Tèc ®é cùc ®¹i ë t©m

dßng phun kho¶ng tõ 600 ®Õn 800 m/s. Tiªu thô khÝ ch¸y (propan (C₃H₈)) kho¶ng 7-10

m³/h, tiªu thô oxy 28-40 m³/h, chiÒu dµi ngän löa kho¶ng 300 mm, chiÒu dµi phun h÷u Ých

kho¶ng 150 mm.

B¶ng 5.2. Mét sè kiÓu ®Çu phun khÝ

V_bét

d_bét

µm

P_O2

MPa

P_C2H2

MPa

Q_O2

Q_C2H2

m³/h

C«ng suÊt

kg/h

HiÖu

suÊt

%

§Çu

phun

kg

Ký hiÖu

dm³

m³/h

Zn=7

polyme=11

2

30-150

0,4

0,03-

0,05

2,2

1,7

70

1,7

YΠH8.68

0,66

30-160 0,15

30-150

0,095

1,75

0,95 Ni=9,6

95-98

1,3

YΠTP1-

78M

Al₂O₃=1,5

OAM

-

28-40 7-10

2-12

95-98

-

(Ph¸p)

11

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

5.6. C«ng nghÖ phun næ

Trong c«ng nghÖ phun næ, ng−êi ta sö dông n¨ng l−îng cña hçn hîp khÝ ch¸y cã

nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cao, khi tho¸t ra khái buång næ, cuèn theo bét, ®−îc dÉn qua nßng

phun tíi bÒ mÆt chi tiÕt. S¬ ®å thiÕt bÞ phun næ ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.1c. Bao gåm mét

nßng phun h×nh trô hoÆc c«n loe ®Òu víi gãc nhá, cã trang bÞ hÖ thèng ®ãng më sup¸p ®Ó

cung cÊp bét, cung cÊp hçn hîp khÝ vµ ®¸nh löa bugi theo chu kú ®Ó ®èt ch¸y hçn hîp næ.

Khi dïng c«ng nghÖ phun næ, vËn tèc h¹t lín vµ nhiÖt h¹t cao. Tèc ®é lan truyÒn

o

cña ph¶n øng næ vµo kho¶ng tõ 2000 ®Õn 4000 m/s, nhiÖt ®é kho¶ng 2200 ®Õn 5500 C

(tuú thuéc vµo hçn hîp næ sö dông), do ®ã tèc ®é h¹t khi tíi bÒ mÆt cã thÓ ®¹t 600-1000

m/s.

¦u ®iÓm cña c«ng nghÖ :

. ChÊt l−îng líp phñ cao (®é bÒn líp phñ cã thÓ ®¹t tõ 10 ®Õn 160 MPa ®é xèp nhá

(kho¶ng 0,5-1%).

. Phñ ®−îc c¸c líp phñ phøc t¹p nh−: thÐp, Ni vµ hîp kim Ni kh«ng ®ßi hái lµm s¹ch

tèt bÒ mÆt.

. CÊu tróc cña thiÕt bÞ t−¬ng ®èi ®¬n gi¶n.

Nh−îc ®iÓm cña c«ng nghÖ.

. G©y tiÕng ån lín (125-140 dB) do ®ã ph¶i lµm viÖc ë vïng c« lËp.

. S¶n phÈm næ lµ: CO₂, CO, H₂O, H₂, O₂, N₂, H, O, N dÔ ph¶n øng víi vËt liÖu phñ

lµm xÊu tÝnh chÊt cña líp phñ.

. DÔ g©y biÕn d¹ng hoÆc ph¸ huû chi tiÕt, nhÊt lµ tr−êng hîp chi tiÕt kh«ng ®ñ cøng

v÷ng.

Chu kú ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ gåm c¸c giai ®o¹n :

1- §iÒn ®Çy hçn hîp næ.

2- §Þnh l−îng vµ ®−a bét vµo nßng phun ( cã thÓ ®−a cïng víi hçn hîp næ )

3- §¸nh löa ®Ó ®èt hçn hîp næ.

4- T¹o dßng hçn hîp ch¸y vµ bét nãng ch¶y ph©n bè ®Òu.

5- §Èy toµn bé dßng hçn hîp theo nßng phun ra ngoµi.

6- Thêi gian chê kho¶ng 0,01s ®Ó hçn hîp ®Õn bÒ mÆt chi tiÕt (th«ng thêng lµ thêi

gian tiÕp xóc gi÷a hçn hîp næ vµ bét)

7- Va ®Ëp gi÷a dßng hçn hîp næ vµ bét lªn bÒ mÆt, ®Èy hÕt hçn hîp ch¸y vµ bét

khái nßng phun. Th«ng th−êng nßng phun ®−îc ®iÒn ®Çy khÝ N₂®Ó lµm nguéi. Khi næ, tèc

®é khÝ trong nßng phun kho¶ng 2 - 3 Km /s . Khi dïng hçn hîp næ lµ oxy - axetylen tèc ®é

cã thÓ trªn tíi 3Km/s , nhiÖt ®é ë vïng næ cã thÓ lªn tíi 3300 ^oC .

B»ng c¸ch ®iÒu chØnh hçn hîp næ , ng−êi ta cã thÓ thay ®æi ®−îc nhiÖt ®é , tèc ®é

h¹t khi ®Ëp lªn bÒ mÆt ( trong kho¶ng 600 - 1000 m/s) ®Ó nhËn ®−îc líp phñ mong muèn

tuú theo b¶n chÊt vËt liÖu bét sö dông . Nh−îc ®iÓm cña phun næ lµ nung nãng m¹nh bÒ

mÆt chi tiÕt phñ dÔ g©y øng suÊt vµ biÔn ®æi cÊu tróc líp bÒ mÆt vËt liÖu nÒn.

KÝch th−íc vµ h×nh d¹ng chi tiÕt ¶nh h−ëng lín tíi chÊt l−îng líp phñ. Chi tiÕt h×nh

d¹ng ®¬n gi¶n kÝch th−íc lín th× dÔ phñ. Ng−îc l¹i c¸c chi tiÕt phøc t¹p, cã lç th× líp phñ

khã ®ång ®Òu. C«ng nghÖ phun næ chØ cho phÐp phñ ®−îc c¸c lç ®−êng kÝnh trªn 10 mm

vµ chiÒu s©u lç kh«ng v−ît qu¸ 1,5 lÇn ®−êng kÝnh.

Ngµy nay, c¸c kü thuËt ®¸nh löa b¸n dÉn vµ ®iÖn tö ®−îc ¸p dông vµo thiÕt bÞ phun

næ lµm gi¶m nhÑ kÕt cÊu vµ n©ng cao hiÖu suÊt phun næ. Song do g©y tiÕng ån vµ hiÖu

suÊt sö dông bét thÊp nªn viÖc ¸p dông kü thuËt phun næ ngµy cµng bÞ h¹n chÕ.

12

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

5.7. c«ng nghÖ Phun Plasma

5.7.1. Plasma hå quang

5.7.1.1. Plasma phun trong ¸p suÊt khÝ quyÓn

Nguyªn lý lµm viÖc cña ®Çu phun ®−îc giíi thiÖu trªn h×nh 5.7. bao gåm cat«t (K) vµ an«t

(A) ®Òu d−íi d¹ng h×nh èng. Hå quang ®−îc h×nh thµnh trong dßng vËt liÖu ch¶y gi÷a cat«t

vµ an«t. Dßng khÝ plasma cã thÓ ch¶y rèi hoÆc ch¶y tÇng miÔn lµ t¹o hå quang æn ®Þnh,

t¹o ®−îc m¹ch dÉn gi÷a an«t vµ s¶n phÈm plasma ch¶y trong èng an«t, th«ng th−êng

an«t ®−îc lµm nguéi m·nh liÖt b»ng n−íc.

H×nh 5.7. S¬ ®å ®Çu phun plasma hå quang

A- an«t, K- cat«t, HBL- líp giíi h¹n nãng, CBL- líp giíi h¹n l¹nh

Sù h×nh thµnh plasma cã thÓ h×nh dung nh− sau : ban ®Çu mét sè electron ph¸t ra tõ

c¸c vïng hÑp nãng ch¶y, diÖn tÝch vïng nãng ch¶y nµy kho¶ng vµi phÇn m−êi mm²ë

miÖng èng cat«t (cat«t b»ng hîp kim W-Th d¹ng èng). C¸c electron võa h×nh thµnh, ®−îc

gia tèc trong ®iÖn tr−êng, ion ho¸ tiÕp c¸c phÇn tö khÝ, t¹o thµnh plasma tr¶i réng dÇn ra

trªn bÒ mÆt cat«t. C¬ chÕ nµy cho phÐp gi¶i thÝch sù h×nh thµnh ban ®Çu cña plasma. TiÕp

theo, plasma tiÕp tôc ph¸t triÓn theo c¬ chÕ :

- Khi hçn hîp bét chuyÓn ®éng tíi vïng an«t, ®ang cã hiÖn t−îng phãng ®iÖn, sÏ xuÊt

hiÖn hå quang ®iÖn. Hå quang t¹o thµnh nµy gäi lµ hå quang s¬ cÊp, d−íi t¸c dông cña

hå quang ®iÖn mét sè nguyªn tö khÝ vµ mét sè nguyªn tö kim lo¹i bÞ ion ho¸ t¹o thµnh

plasma.

- Mét sè ®iÖn tö bÞ gi÷ l¹i ë an«t vµ hçn hîp plasma tiÕp tôc chuyÓn ®éng, v× bÞ mÊt

mét sè electron nªn plasma trë nªn giÇu ion d−¬ng vµ do vËy líp phñ sÏ trë thµnh an«t,

®−îc gäi lµ an«t thø cÊp, anèt cña ®Çu phun trë thµnh cat«t thø cÊp. Hå quang sinh ra gi÷a

cat«t thø cÊp vµ an«t thø cÊp gäi lµ hå quang thø cÊp. Nhê cã hå quang thø cÊp mµ ngän

löa plasma kÐo dµi ra, cã t¸c dông võa nung nãng bét võa nung nãng chi tiÕt do ®ã qu¸

tr×nh xÈy ra nhanh, chÊt l−îng líp phñ tèt. C¬ chÕ nµy phï hîp víi nhiÒu c«ng nghÖ phun

phñ b»ng plasma hå quang.

B¸n kÝnh ®iÖn r^o

B¸n kÝnh ®iÖn r^ocu¶ dßng plasma lµ b¸n kÝnh cét hå quang (trong dßng (cét) plasma

lu«n cã c¸c hå quang nhá), x¸c ®Þnh t¹i n¬i cã ¸p suÊt khÝ quyÓn, cã nhiÖt ®é trªn 6000K.

B¸n kÝnh ®iÖn r^ophô thuéc vµo c¸c yÕu tè :

- C−êng ®é dßng ®iÖn I (r^ot¨ng khi I t¨ng)

- Tèc ®é lµm nguéi ngo¹i biªn cña cét plasma

. èng an«t (h×nh d¹ng cña èng, ®−êng kÝnh èng, tèc ®é lµm nguéi b»ng n−íc)

. T¶n nhiÖt cña plasma : hÖ sè dÉn nhiÖt trung b×nh cña plasma, nh− nªu trªn :

λ_H2> λ_N2> λ_Ardo ®ã ta cã r^o_Ar> r^o_N2> r^o_H2víi ®−êng kÝnh ®Çu phun nh− nhau.

13

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

. TruyÒn nhiÖt b»ng ®èi l−u, tuú thuéc vµo viÖc dÉn khÝ l¹nh vµo tr−êng hå quang, tèc

mÊt vïng nãng ch¶y. CÇn tÝnh to¸n tèc ®é vµ ph−¬ng dÉn khÝ l¹nh nh− thÕ nµo ®Ó nã

kh«ng xo¸y toÐ ra lµm gi¶m nhanh chiÒu dµi cét hå quang (cét plasma).

B¸n kÝnh ®iÖn r^ogi¶m khi l−u l−îng khÝ plasma (Q^o) t¨ng, khi ®ã ®iÖn ¸p cÇn thiÕt ®Ó

t¹o hå quang t¨ng lªn. Khi hå quang t¹o thµnh co th¾t th× tr−êng ®iÖn däc trôc t¨ng, ngän

löa plasma dµi ra. H¬n n÷a, sù co th¾t hå quang lµm t¨ng nhiÖt ®é vµ vËn tèc cña plasma.

CÊu tróc cña cét plasma vµ sù xãi mßn an«t

CÊu tróc dßng phun:

Dßng plasma gåm hai phÇn : mét phÇn n»m trong cét plasma (T > 6000, V > 400 m/s) cã

mËt ®é thÊp (b»ng 1/10 ®Õn 1/20 khÝ l¹nh), phÇn thø hai lµ khÝ l¹nh ë vïng ngo¹i biªn

plasma, cã vËn tèc nhá h¬n nhiÒu (<100m/s) nh−ng l¹i cã mËt ®é lín h¬n.

Lùc t¸c ®éng:

Cét plasma khi thæi ra khái miÖng phun sÏ ®Èy theo mét líp khÝ l¹nh bao quanh cét

hå quang (lùc F1 trªn h×nh 5.7.). Lùc ®iÖn tõ cña hå quang F₂= J.B₂. Lùc ma s¸t F₄, Lùc

Vai trß cña b¸n kÝnh ®iÖn r^o:

Khi dßng ®iÖn t¨ng th× ®−êng kÝnh r^ogi¶m vµ tuy xãi mßn cã t¨ng mét chót, nh−ng bï l¹i,

ngän löa plasma dµi h¬n.

T¨ng l−u l−îng khÝ plasma sÏ lµm co th¾t cét hå quang r^ogi¶m

CÊu tróc cña ®Çu phun loe 3^o, phun ®−îc xa gÊp hai lÇn ®Çu phun lç th¼ng do tæn thÊt

n¨ng l−îng nhá h¬n. Trong m«i tr−êng Ar, tæn thÊt dßng phun do cuén ra ngoµi nhá h¬n

khi phun trong kh«ng khÝ cho nªn dßng phun xa h¬n 20% (h×nh 5.9).

100

50

Z, mm

20

H×nh 5.8. Thµnh phÇn dßng

phun plasma

H×nh 5.9. Dßng plasma phô thuéc vµo h×nh d¹ng

lç phun

§Ó t¨ng møc ®é ®ång ®Òu cña dßng phun, c¸c lo¹i ®Çu phun xo¸y còng ®−îc nghiªn

cøu. Khi c¸c h¹t r¾n ®−a vµo vu«ng gãc víi dßng plasma chóng sÏ cã chuyÓn ®éng xo¸y

14

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

5.7.1.2. Phun plasma d−íi ¸p suÊt thÊp (LPPS)

(Low Pressure Plasma Spraying)

§Çu phun plasma ¸p suÊt

thÊp hoµn toµn t−¬ng tù nh−

®Çu phun plasma ¸p suÊt khÝ

quyÓn. èng phun cã thªm

suÊt khÝ quyÓn trong ®Çu phun

(h×nh 5.10.). Tõ dßng ¸p suÊt

1at. vµo mét buång phun cã ¸p

suÊt nhá, vÝ dô P < 100 torr,

Mac: Sè Mac lµ tû sè gi÷a tèc

thanh nghe thÊy .

H×nh 5.10. §Çu phun LPPS

C¸ch 11 mm tõ miÖng ®Çu phun cã sù thay ®æi ®ét ngét ¸p suÊt tõ kho¶ng 500 mbar lªn

1000-1200 mbar. NÕu lç phun bét n»m vµo vïng tõ 11-15 mm th× bét cã nguy c¬ quay

ng−îc trë l¹i b×nh chøa.

Khi ¸p suÊt trong buång phun cµng gi¶m th× ngän löa plasma cµng dµi, cã khi dµi tíi 400-

torr lµ giíi h¹n ¸p suÊt cho líp phñ kim lo¹i vµ hîp kim kh«ng bÞ oxy ho¸.

5.7.2. Plasma tÇn sè radio - RF (Radio Frequency)

§Çu phun RF sö dông vßng c¶m øng cã nhiÒu −u ®iÓm so víi ®Çu phun plasma hå

quang: vËn tèc dßng plasma nhá nªn thêi gian l−u bét trong dßng lín, do ®ã bét cã thêi

vµ tËn dông ®éng n¨ng ban ®Çu cña bét, tèc ®é phñ lín. S¬ ®å ®¬n gi¶n ho¸ ®Çu phun

plasma RF ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh 5.11. §−êng kÝnh trong cña ®Çu phun lµ 70 mm, ®Çu

phun gåm hai líp, gi÷a hai líp ®−îc thæi khÝ lµm nguéi Q₃. TÇn sè cña dßng c¶m øng lµ 3

MHz, c«ng suÊt lín nhÊt lµ 50 kW. KhÝ plasma (Q₂) lµ hçn hîp Ar-H₂, trong ®ã H₂chiÕm tõ

4-8% thÓ tÝch ë §KTC, l−u l−îng khÝ lµ 97 l/ph. Bét ®−îc phun theo chiÒu trôc nhê khÝ

mang He, l−u l−îng khÝ mang tõ 3,5 ®Õn 12,6 l/ph. KhÝ b¶o vÖ, lµm nguéi ®−îc thæi s¸t

Q₁

chui ra khái dßng plasma.

H×nh 5. 11. S¬ ®å ®Çu phun plasma tÇn sè radio

1- khÝ mang (Q1) + bét

2- khÝ plasma, Q2

3- khÝ b¶o vÖ, lµm ngu«i, Q3

Lc- kho¶ng c¸ch h÷u Ých

Ls- chiÒu dµi phun

l_c

l_s

do- ®−êng kÝnh trong cña ®Çu phun

D−íi t¸c dông cña tõ tr−êng tÇn sè radio RF, pha khÝ cã hiÖn t−îng phãng ®iÖn vµ h×nh

thµnh plasma, vá ngoµi ®Çu phun gåm hai líp thÐp kh«ng rØ, gi÷a hai líp ®−îc b¬m n−íc

15

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

tuÇn hoµn ®Ó lµm nguéi, ®−êng kÝnh ngoµi 250 mm, ¸p suÊt thæi lµ 150 torr (¸p suÊt d−).

MiÖng ®Çu phun c¸ch mÆt chi tiÕt L_skho¶ng 200 mm, kho¶ng c¸ch h÷u Ých tèi thiÓu ®Ó t¹o

plasma lµ L_C= 100. L−u l−îng bét lµ 140 g/ph, bét sö dông lµ bét Ni cì h¹t - 90 + 44 µm.

HÖ sè sö dông bét ®¹t 80% phô thuéc vµo chÕ ®é khÝ mang, nhiÖt ®é, vµo b¶n chÊt cña

o

nhiªn viÖc sö dông ®Çu phun RF cßn ®ang ®−îc hoµn chØnh, tuy vËy triÓn väng ®−a vµo

quang.

Sù dÉn nhiÖt qua líp bao quanh h¹t lµ c¬ chÕ quyÕt ®Þnh sù trao ®æi nhiÖt gi÷a h¹t vµ

plasma. §èi l−u chØ chiÕm kho¶ng 10-20% l−îng nhiÖt trao ®æi (Re < 10). Bøc x¹ hÇu nh−

kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn sù trao ®æi nhiÖt nhÊt lµ trong kho¶ng nhiÖt ®é d−íi 12000K.

Gradient nhiÖt ®é trªn líp bÒ mÆt kh¸ lín (7000-8000 ®é/ 20-30 µm). Trong c¸c khÝ sö

dông th× H₂dÉn nhiÖt tèt h¬n Ar do ®ã khi cÇn phñ h¹t ceramic nãng ch¶y, hçn hîp khÝ sö

dông nªn chän lo¹i cã thµnh phÇn : khÝ Ar + 10 ®Õn 20% khÝ H₂. Khi tû lÖ H₂lín h¬n th×

ph¶i dïng ®Çu phun ®−êng kÝnh nhá, kh«ng cã lîi khi phun plasma. Dïng khÝ He, dÉn nhiÖt

nhanh mµ vËn tèc mang l¹i thÊp h¬n, do ®ã thêi gian l−u trong plasma lín h¬n do ®ã nhiÖt

®é h¹t cao h¬n.

plasma. Khi l−u l−îng bét lín h¬n 1/3 l−u l−îng khÝ plasma th× nhiÖt ®é vµ vËn tèc plasma

gi¶m ®ét ngét. Thùc tÕ l−u l−îng khÝ plasma th−êng trªn 3 kg/h do ®ã l−u l−îng bét lÊy xÊp

xØ 1kg/h .

HÖ sè dÉn nhiÖt trung b×nh (λ) cña plasma x¸c ®Þnh theo c«ng thøc :

1

Tp

λ = -------- ∫ λ(s)

(5.1)

Ts

T_P- T_S

Trong ®ã : T_P, T_SlÇn l−ît lµ nhiÖt ®é cña plasma ë xa bÒ mÆt bét vµ ë trªn bÒ mÆt bét

λ(s) hÖ sè dÉn nhiÖt ë nhiÖt ®é vµ vÞ trÝ kh¶o s¸t.

C¸c yÕu tè ¶nh h−ëng tíi ®é dÉn nhiÖt :

Trªn h×nh 5.12. tr×nh bµy sù thay ®æi hÖ sè dÉn nhiÖt cña c¸c khÝ H₂, N₂vµ Ar. Ta

nhÊt, khi bÞ ion ho¸ th× hÖ sè dÉn nhiÖt sÏ lín nh−ng ë nhiÖt ®é qu¸ cao, kh«ng ®¹t ®−îc

trong qu¸ tr×nh phun plasma. Khi gi¶m ¸p suÊt, c¸c ®−êng cong dÞch chuyÓn mét chót

sang tr¸i, theo chiÒu gi¶m nhiÖt ®é.

H₂

λ

tÝnh to¸n

N₂

H×nh 5.12. HÖ sè dÉn nhiÖt

cña c¸c khÝ plasam phô

thuéc vµo nhiÖt ®é vµ lo¹i

khÝ plasma

®o thùc tÕ

Ar

T,K →

5.000

10.000

16

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

L−u l−îng khÝ mang cÇn chän tuú thuéc vµo cì h¹t, h¹t lín cÇn gi¶m l−u l−îng khÝ

mang ®Ó kh«ng lµm ®¶o lén dßng plasma.

5.7.4. C«ng dông cña líp phñ

Líp phñ kh«ng nh÷ng chØ ¸p dông trong ngµnh hµng kh«ng mµ cßn ®−îc sö dông

trong nhiÒu ngµnh kh¸c nhau. Líp phñ plasma mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ rÊt cao.

¸p dông trong hµng kh«ng

plasma. §Æc biÖt lµ c¸c lo¹i tua bin, líp phñ ®−îc dïng chñ yÕu cho c¸c môc ®Ých chÞu mµi

môc ®Ých sö dông :

C«ng dông cña líp phñ

Chèng mµi mßn

C¸ch nhiÖt

I

II

243 301 31

59

186 289 70

III

4

1

Môc ®Ých kh¸c

Tµu l−în vµ c¸c bé phËn chÞu lùc lín

§−êng dÉn khÝ

- Líp phñ cøng chÞu mµi mßn ®−îc phñ lªn trªn chi tiÕt chuyÓn ®éng, nÕu lµm ng−îc

l¹i (phñ lªn chi tiÕt ®øng yªn) th× mµi mßn lín vµ dÔ bong líp phñ. §èi víi c¸c chi tiÕt lµm

o

viÖc ë trªn 900 C th× ph¶i dïng líp phñ ceramic. VÝ dô dïng líp phñ ZrO₂+ 8% Y₂O₃cã

BN).

- Líp phñ chÞu xãi mßn, tuú tõng tr−êng hîp, ng−êi ta sö dông c¸c líp phñ kh¸c

o

nhau. VÝ dô ë nhiÖt ®é lµm viÖc 800- 1200 C, líp phñ ®−îc dïng phæ biÕn lµ Ni-gr, Al-

BN,...

C¸nh tua bin

C¸nh tua bin lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn võa chÞu lùc lín, nhiÖt ®é cao, trong m«i tr−êng

nhiªn liÖu ch¸y. Líp phñ ph¶i ®−îc chän cã ®Æc tÝnh bÒn c¬, nhiÖt (chèng d·o tèt, chèng

mái nhiÖt chu kú ng¾n tèt). Muèn t¨ng ®é bÒn c¬, nhiÖt th× ph¶i gi¶m hµm l−îng Cr tõ 20%

xuèng 10%, tÊt nhiªn tÝnh chèng oxy ho¸ ë nhiÖt ®é cao sÏ gi¶m. Bï l¹i ng−êi ta phñ mét

líp hîp kim MCrAlY víi M = Fe (nhiÖt ®é lµm viÖc cao nhÊt lµ 750 ^oC), Ni, Co, NiCo hoÆc

o

nªn líp b¶o vÖ xÝt chÆt Al₂O₃nhê cã mét l−îng nhá Y ≈ 1%). Líp phñ nµy cã thÓ chÞu ®−îc

¨n mßn trong m«i t−êng SO₂(do S cã trong nhiªn liÖu t¹o thµnh) vµ chèng ¨n mßn trong

vïng b¾n toÐ n−íc biÓn (n¬i lu«n cã mét líp n−íc máng víi hµm l−îng Na₂SO₄cao). Líp

ho¸ vµ cã thÓ nung chi tiÕt lªn ®Õn kho¶ng 1000 ^oC. Líp phñ nhËn ®−îc xÝt chÆt, chiÒu dµy

vµi tr¨m µm ®é b¸m dÝnh tèt. Do ®−îc nguéi nhanh nªn cã tæ chøc h¹t nhá (cì h¹t kho¶ng

0,5 µm) c¬ tÝnh cao.

Líp phñ c¸ch nhiÖt

Ngµy nay líp phñ c¸ch nhiÖt h÷u hiÖu nhÊt lµ ZrO₂+ (8-10) % Y₂O₃theo khèi l−îng

HiÖn nay líp phñ nµy ®−îc sö dông h÷u hiÖu ®Ó phñ c¸c phÇn cè ®Þnh cña c¸nh tua bin

xuèng tõ 50 ®Õn 100 ^oC, t¨ng tuæi thä cña tua bin. Líp phñ ZrO₂-MgO lªn buång nhiªn liÖu

tuæi thä ®¹t 4000-8000h dïng cho m¸y bay vËn t¶i hµnh kh¸ch.

17

c«ng nghÖ phun Phñ bÒ mÆt

Líp phñ t¨ng tÝnh b«i tr¬n

Ng−êi ta dïng líp phñ cã cÊu tróc rÊt xèp lµ c¸c æ chøa dÇu b«i tr¬n.

¸p dông trong c¬ khÝ

Ng−êi ta dïng chñ yÕu lµ c¸c líp phñ chÞu mµi mßn, chÞu xãi mßn. Líp phñ chÞu mµi

mßn th−êng cã ®é cøng cao, chÞu nhiÖt tèt vµ chÞu ¨n mßn ho¸ häc cao hay ®−îc dïng cho

trôc c¸n giÊy, trôc c¸n thÐp, c¸n ®ång, c¸nh qu¹t m¸y nÐn, ®Çu phun m¸y phun c¸t lµm

s¹ch, c¸nh vµ thïng trén v÷a, c¸nh m¸y nÐn, c¸c gio¨ng trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt. Líp

phñ cacbit cr«m (Cr₂₃C₆), líp phñ Ni cã tÝnh chèng ¨n mßn vµ chÞu nhiÖt ®é cao ®−îc dïng

cho c¸c èng trao ®æi nhiÖt trªn m¸y bay trùc th¨ng. Líp phñ oxit Al rÊt cøng (2200 HV)

dïng ®Ó phñ c¸c tÊm sÊy, gio¨ng lµm kÝn. Líp phñ Al₂O₃- Ti dïng cho c¸c chi tiÕt ngµnh

o

dÖt, may, in. Líp phñ WC chÞu nhiÖt ®Õn 480 C, líp TiC, Cr₂₃C₆chÞu ®−îc 650 C. ë c¸c

nhiÖt ®é cao h¬n 650 ^oC ng−êi ta ph¶i dïng líp phñ Cr₂O₃hoÆc líp phñ WC-Co.

C¸c ¸p dông kh¸c

C¸c bé phËn ®Çu phun plasma ®−îc phun b»ng NiCrAl vµ líp phñ Cu ë hai ®Çu ®Ó

t¹o tiÕp xóc ®iÖn. Líp phñ Al trong c¸c linh kiÖn ®iÖn, c¸c m¹ch ®iÖn (nÒn Al₂O₃, ®iÖn trë

NiCr) cho phÐp dßng ®iÖn cao h¬n nhiÒu so víi vËt liÖu cæ ®iÓn. Líp phñ oxyt nh«m Al₂O₃

th−êng ®−îc sö dông víi môc ®Ých c¸ch nhiÖt, c¸ch ®iÖn cho c¸c dông cô cña thî ®iÖn vµ

c¸c chi tiÕt trong m¸y oz«n.

vµ Cr₂₃C₆). C¸c bua Hf vµ Ni ®−îc sö dông ®ång thêi v× chóng cã tÝnh chÞu mµi mßn vµ chÞu

¨n mßn rÊt cao, ®ång thêi chóng cßn cã ®Æc tÝnh l−u gi÷ n¬tron tèt.