Керамическое покрытие: виды, особенности, правила нанесения

Керамическое покрытие: виды, особенности, правила нанесения

Керамическое покрытие: виды, особенности, правила нанесения
  1. Виды керамических покрытий
  2. Сферы применения керамического покрытия
  3. Методы нанесения

Керамическое покрытие наносят на металлические поверхности с целью их защиты от термических и механических нагрузок, коррозии и износа. Такой вид обработки широко применяется в медицине, автомобилестроении, аэрокосмической отрасли, атомной энергетике.

Керамическое покрытие является одной из операций при тюнинге мотоциклетной и автомобильной техники.

Виды керамических покрытий

В зависимости от особенностей и функций выделяют следующие виды керамических покрытий:

  • Износостойкие
  • Жаростойкие
  • Коррозионностойкие
  • Оптические
  • Электропроводные
  • Электроизоляционные
  • Уплотнительные
  • Декоративные

К первым двум видам, в целом, можно отнести все керамические покрытия. Износостойкие и жаростойкие составы используются в разных целях, в том числе для антикоррозионной обработки поверхностей.

Такие материалы обладают низким коэффициентом теплопроводности и высокой температурой плавления, выдерживают очень большие нагрузки, не разрушаются под воздействием топлива, смазочных материалов и других химически агрессивных веществ.

По степени износостойкости керамическим покрытиям не уступают только специальные антифрикционные твердосмазочные составы (АТСП). Такие выпускает компания «Моделирование и инжиниринг».

АТСП MODENGY формируют на обрабатываемых поверхностях достаточно тонкий (до 20 мкм), но очень прочный композиционный слой, состоящий из высокодисперсных частиц твердого смазочного материала, равномерно распределенных в связующем веществе. Твердосмазочные компоненты заполняют микронеровности поверхности, тем самым ее опорная площадь, а следовательно, и несущая способность увеличиваются.

Схема

Покрытия MODENGY имеют высокое сопротивление сжатию и малое сопротивление сдвигу – поэтому коэффициент их сухого трения достигает значений всего в несколько сотых при контактных давлениях, равных пределу текучести материала основы.

АТСП устойчивы к химически агрессивным средам, выдерживают как очень низкие, так и экстремально высокие температуры (от -200 °C до +560 °C), работоспособны даже в условиях вакуума и радиации. Они обладают высокими противозадирными свойствами, несущей способностью до 2500 МПа. 

После полимеризации покрытия образуют на обработанных поверхностях сухую нелипкую пленку, что особенно важно для деталей, работающих в запыленных средах.

Компания Моденжи выпустила уже более 20 видов покрытий на основе твердых смазочных материалов различной химической природы: дисульфида молибдена, поляризованный графита, политетрафторэтилена (ПТФЭ), дисульфида вольфрама, нитрида бора, фторидов кальция и бария.

Антифрикционные покрытия MODENGY

Они используются в самых различных отраслях промышленности, применяются при облуживании автомобилей и техники наряду с другими видами покрытий. При этом зарекомендовали себя только с лучшей стороны.

Сферы применения керамического покрытия

Впервые керамическое покрытие стали применять в аэрокосмической отрасли, где его наносили на лопатки газотурбинных двигателей. Эти элементы испытывали на себе постоянные перепады температур вследствие сгорания топлива, были подвержены усиленному коррозионному и эрозионному износу.

КПД и мощность газотурбинных двигателей зависит от температуры газа в камере сгорания, поэтому в процессе эксплуатации силовых агрегатов этот показатель специально повышали, а для производства некоторых элементов двигателей (в том числе лопаток) использовали высокопрочные легированные сплавы и специальные покрытия. Например, в двигателях самолетов СУ-35 пятого поколения температура газа перед турбиной может достигать +2000 °C и выше – в таких условиях детали от разрушения может защитить только керамическое покрытие. Оно позволяет увеличить прочность элементов и снизить температуру на поверхностях до 35 % (в зависимости от толщины слоя, метода нанесения и состава керамики).

Лопатки газотурбинных двигателей


После успешного применения в аэрокосмической отрасли керамические покрытия стали использовать в других промышленных сферах, медицине, мото- и автоспорте, тюнинговании автомобилей и т.д.

Сегодня нанесение керамических покрытий практикуется в следующих сферах:

  • В атомной энергетике: для обработки элементов реакторов, систем охлаждения, хранилищ отработанного ядерного топлива
  • В оборонно-промышленном комплексе: для обработка корпусов аппаратуры, элементов оружия, изготовления специальных изделий
  • В металлообработке: в качестве финишного покрытия для увеличения прочности и срока службы деталей
  • В автомобилестроении: для обработки компонентов ДВС, АБС, колесных дисков, ходовой части и т.д.
  • В медицине: для медицинских приборов и частей протезов
  • В быту: для создания износостойкого слоя нужного цвета на посуде, элементах декора и других предметах быта

В процессе тюнинга автомобилей керамическим покрытием обрабатывают днища поршней ДВС, выпускные коллекторы, корпусы турбокомпрессоров и другие детали.

Методы нанесения

Существует четыре основных способа нанесения керамических покрытий на металл:

  • Эмалирование
  • Газопламенный
  • Парафазный
  • Плазменный

Метод эмалирования –- наиболее старый. К определенному металлу подбирается соответствующее ему по составу керамическое сырье. Оно измельчается, расплавляется, обогащается добавками для лучшего сцепления с основой и превращается в нужную для нанесения массу – шликер. Шликер накладывается на подготовленные и нуждающиеся в защите поверхности, после чего обжигается в печи. Готовое изделие с подобным покрытием обладает отличной стойкостью к коррозии и окислению.

При пламенном методе порошок керамической массы или керамический стержень накладывается на металлическую основу (окись алюминия, окись циркония и другие тугоплавкие окислы) и подвергаются воздействию пламени кислородно-ацениленовой горелки. Под его действием керамическая масса расплавляется, охватывает поверхности и образует на них защитное покрытие.

Газопламенное напыление керамического покрытия

Подача порошка может производиться также сжатым воздухом из наклонно расположенного питателя. Сцепление керамической массы с металлом при этом механическое, структура покрытия микропористая, слоистая, прочность слоя толщиной 0,3 мм на растяжение составляет 25-70 кг/см2.

Покрытие металла керамикой парафазным методом – весьма продолжительная операция. В час удается получить слой толщиной всего 0,0002-0,001 мм. Керамическое покрытие, полученное таким методом, обычно пористое.

Плазменный метод, используемый для покрытия термостойких металлов, состоит в получении плазмы огня (при температуре 15 000 °С в момент возникновения вольтовой дуги).

Технология нанесения керамического покрытия зависит, в основном, от обрабатываемого материала. Сегодня чаще всего используют плазменное или газопламенное напыление, при которых расплавленный керамический порошок практически «спаивается» поверхностью металла.

При удалении такого покрытия остаются микрократеры, которые видны невооруженным глазом.

Перед нанесением керамического покрытия поверхность обязательно подготавливается – очищается (например, пескоструйным методом) и обезжиривается. Это делается для того, чтобы удалить лишние загрязнения, убрать некоторые дефекты и увеличить тем самым адгезию будущего покрытия.

После очищения и обезжиривания поверхность прогрунтовывается при помощи специальных праймеров. Они препятствуют окислению и образованию трещин на основном слое покрытия из-за термического расширения и воздействующих нагрузок. Праймеры также способствуют улучшению адгезии будущего покрытия.

Возврат к списку