پوشش های سرامیکی ونسوز

پوشش های سرامیکی ونسوز

پوششهای سرامیکی شامل شیشه ها یا بدون اضافه کردن ترکیبات دیر گداز می باشند . پوشش های دمای بالا برپایه اکسیدها ، کاربید ها ، سیلیس ها ، بوریدها ، یا نیتریدها ، سرمتیها ومواد معدنی دیگر می باشند .

پوشش های سرامیکی که بر روی فلزات به کار می روند آنها را در برابر اکسیداسیون وخوردگی در دمای اتاق  ودماهای  بالا محافظت می کنند  . پوشش های ویژه برای کاربردهای خاص توسعه یافته اند با مقاومت به سایش مقاومت شیمیایی . قدرت انعکاس بالا ومقاومت الکتریکی وجلوگیری از نفوذ هیدروژن ، فلزات  پوشش کاری شده ، با سرامیک  در کاربردهایی  مانند قطعات کوره ، تجهیزات عملیات حرارتی تجهیزات فرایندهای شیمیایی ، مبدلهای حرارتی ، قطعات موتورهای جت ، و نازلهای موتور موشک وقطعات نیروگاههای هسته ای استفاده می شوند .

فاکتورهای انتخاب :

چندین فاکتور در انتخاب پوششهای سرامیکی باید مورد توجه قرار گیرد .

-         محیطی که فلز پوشش کاری شده در آن کار می کند .

-         مکانیزمی که پوشش عمل محافظت دردمای بالا را انجام می دهد .

-         سازگاری پوشش با فلز پایه

-         روش اعمال پوشش

-         کنترل کیفی پوشش

-         توانایی تعمیر پوشش

محیط کاری پوشش ممکن است شامل دامنه گسترده ای ازشرایط مختلف باشد عمر وعملکرد مورد انتظار پوشش ممکن است ازچندثانیه تا چند صدساعت متغیر باشد . محیط ممکن است در معرض اتمسفر گازی با وسیکوزته های متفاوت باشد . قطعاتی که از آلیاژهای  دمای بالا ساخته شده اند ممکن است در معرض تنش های خیلی بالا باشند ویا ممکن است به عنوان قطعات محافظ دربرابر گرما ویا سیم پیچ کوره ها به کارروند که تنها نیروی اعمالی وزن قطعه می باشند . نرخ گرم وسرد کردن ممکن است تدریجی و یا سریع باشد وممکن است شامل یک یاچندین چرخه حرارتی باشد . برای هر محیط کاری  ویژه پوشش انتخابی باید فلز را در برابر اکسیداسیون وتاثیر برداشت .

هیدروژن با جلوگیری یا به حداقل رساندن  نفوذ اکسیژن ،نیتروژن وهیدروژن ازاتمسفر بواسطه پوشش به فلز پایه محافظت کند .

-         مکانیزم های محافظت

پوشش های سرامیکی بوسیله در مکانیزم فلز را دردماهای  بالامحافظت می کنند . یک نوع از پوشش به عنوان یک پایدار اکسیدی روی سطح فلز به کار می رود که از تماس فلز با اتمسفر جلوگیری می کند ویا آن را به تاخیر می اندازد  . نوع دیگری از پوشش های  فلزی ترکیبات بین فلزی هستند که لایه نازک اکسیدی روی سطح تشکیل می دهند ترکیب بین فلزی ها به گونه ای  است که یک ترکیب بهینه عناصر فلزی برای تشکیل لایه محافظ پایدار بر روی سطح ایجادمی کند  واگراین لایه  شکسته شود دوباره می تواند ایجاد گردد .

بنا براین  این نوع پوشش  ها وابسته به تشکیل ومحافظت لایه اکسیدی برای محافظت فلز پا یه میبا شد.

سازگاری شیمیایی ومکانیکی :

سازگاری شیمیایی پوششهای  سرامیکی با فلز پایه مهم می باشد .

بویژه موقعی که پوشش ها بر روی فلزات دیر گداز وآلیاژهای پایه نیکل برای کار در دماهای بالا به کار می رود . پوششهای اکسیدی به اصطلاح پایدار مانند آلومینا در صورت وجود برخی فلزات دیر گداز مانند نیوبیم وتا نتالم در دماهای بالا 1370C0 پایدار نیستند همچنین آلومینا با فلزاتی مانند تیتانیم وزیر کونیم واکنش می دهد وویژگی های محافظتی پوشش از بین خواهد رفت .

پوشش همچنین باید سازگاری  مکانیکی با فلز زیرین داشته باشد تا اینکه تنشهای  مکانیکی ناخواسته درهر دو ایجاد نشود .

زیرا پوشش های خیلی پایدار دردماهای پایین ترد هستند ضریب انبساط حرارتی پوشش و فلز پایه نباید اختلاف زیاد داشته باشد. اگر چه ضریب انبساط حرارتی پوشش بایدمقداری کوچکتر ازفلز پایه باشد تا اینکه پوشش دردماهای پایین تحت فشار باشد . اختلاف ضریب انبساط حرارتی برای قطعاتی که درمعرض چرخه های حرارتی هستند باید بیشتر باشد سیستم باید به گونه ای طراحی شود که اختلاف ضریب ها پوشش را درتمامی دماها درحالت فشار قرار دهد.

اگر پوشش در دماهای پایین تحت کشش باشد ترک خواهد خورد برعکس اگر تحت فشارهای خیلی زیاد باشد پوسته ای می شود . تاثیر پوشش بر روی عمر خستگی  ودمای انتقال تردی مواد کامپوزیتی باید همچنین مورد توجه باشد . به طور عموم پوشش از فلز پایه ترد تر می باشد وترک برروی پوشش موقعی که فلز پایه درحال کار می باشد تشکیل می شود بنابراین موجب کاهش انعطاف پذیری دردمای پایین وعمر خستگی می شود .

- روشهای کاربرد

روش به کار گیری پوشش ها بوسیله نوع آنها  ، نوع فلزی که باید پوشش داده شود . وسایز وشکل قطعه محدود می شود اغلب فرایند های پوشش کاری شامل عملیات حرارتی برای تعدیل پیوند ها و آب بندی می شود اتمسفری که برای اسپری وعملیات حرارتی به کار می رود . باید دقیقا کنترل شود تااز افت خواص فلز پایه جلوگیری شود .

-         کنترل کیفیت پوشش

این مهم است اطمینان داشته باشیم که پوشش قابلیت محافظت از فلز را دارد اندازه گیری محافظت ونظارت چشمی دوروش برای تعیین کیفیت پوشش می باشند . اگرچه این روشها برای  پوشش های اشکال پیچیده ومجراهای داخلی که دیدن و رسیدن آنها مشکل می باشد نمی تواند به صورت  رضایت مندانه ای  به کار رود اگر چه آزمایش اکسیداسیون مقدماتی درچند دقیقه ویا چند ساعت دریک اتمسفر اکسیدی دردماهای عملکرد می تواندبه عنوان یک روش قابل قبول برای تعیین کیفیت پوشش به کار رود .

-         قابلیت تعمیر پوشش

یکی از ملاحظات مهم درانتخاب پوشش می باشد . پوششهای ایده ال باید قابل تعمیر باشند اگر پوشش سطح به هنگام کار ناکافی باشدویا در حین کار آسیب ببیند . فرایند تعمیر وتاثیر آن برای پوشش های مختلف ، کارکردها ، فلز پایه وسایز و شکل قطعه متفاوت میباشد .

-         مواد پوشش

مواد معدنی غیر فلزی  برای پوششهای سرامیکی چندین ویژگی عمومی دارد . که از آن جمله پایداری شیمیایی نسبتا خوب دردماهای  بالا سختی ، رفتار تردی تحت نیرو وپایداری مکانیکی درمقاطع نازک .

شیشه های سیلیکاتی

پوشش ها از پودرهای شیشه ای با یا بدون اضافه کردن ترکیبات دیر گداز تهیه می شوند که کاربردهای صنعتی وسیعی  درپوشش های سرامیکی دارند شیشه عموما بوسیله مخلوط کردن نسبت خاص از مواد معدنی وگرم کردن  آن درمخلوط  کن تا رسیدن به حالت مذاب یامایع تهیه می شوندوسپس سریع کوئنچ می شوند .

کوئنچ عموما بوسیله تخلیه مذاب در آب سرد ویا ریختن آن درغلتک هایی که به وسیله آب سرد می شوند انجام می گیرد حالت پیش موجب ایجاد  تکه های کوچک شیشه ای می شودکه می توان آنهارا به آسانی درآسیاب های توپی ویا سایر تجهیزات تبدیل به پودر کرد .

و این تکه ها آبگینه نامیده می شوند واین کلمه به شرایط فیزیکی ذرات مربوط میشود ونه ترکیب وخواص آنها کوئنچ کردن بواسطه میله های فولادی رد شده با هوا موجب ایجاد ذرات ورقه ای می شود که تردتر از ذراتی هستند که بوسیله کوئنچ در آب تهیه شده اند واثرات زیست محیطی آنهاکمتر است.

پوشش های سرامیکی برای کاربردهای  دمای بالا نظیر محفظه های  احتراق فضاپیما وتوربین ها ومبدلهای  حرارتی به کارمی روند اختلاف در ترکیب شیمیایی پوشش ها درواقع بی نهایت است محدوده آنها از آلومینا آلکالی بوروسیلیکاتی که نسبتا نرم ، دمای ذوب پایین وسیالیت بالا تا باریم قهوه ای متغیر است .

پوشش های شیشه ای کریستالی  توسعه یافته اند دراین پوشش ها کریستالیزاسیون شیشه ها بوسیله تنظیم وعملیات حرارتی واضافه کردن مواد جوانه زا درحین ذوب شیشه ها کنترل می شود . چندین ماه دیر گداز مختلف ممکن است با شیشه ترکیب شوند تا یک پوشش مناسب برای دماهای بالاتولید شود .

اضافه کردن مواد دیر گداز به حالت عملکرد وسازگاری ماده دیر گداز باشیشه ومواد افزودنی دیگر وهمچنین  فلز پایه بستگی دارد ترکیب خام شیشه ها ،ترکیب ذوبی آنها وخمیر ها برای پوشش های مورد استفاده ، دردماهای بالا به ترتیب درجداول 1و2و3 آمده است پوشش های شیشه ای را می توان بوسیله اسپری کردن ویا دمش هوا ، غوطه وری وخشک کردن ، روکش دادن وخشک کردن وپوشش کاری سیالی  به کاربرد تحت شرایط مشخص همچنین می توان روش اسپری الکترواستاتیکی رابه کار برد.

اسپری کردن یک روش معمول می باشد بجز درمواردی که شکل قطعه از پوشش شدن تمامی آن جلوگیری  میکند یا موقعی که قطعه بزرگ باشد  وبرای کاهش هزینه های  مواد از روش غوطه وری یا روکش دادن استفاده می شود . فرایند غوطه وری  وخشک کردن یک روش اقتصادی برای پوشش کاری قطعات کوچک با شکل سا ده می باشد . برای قطعات بزرگ با سطوح محدود روش پر کردن وخشک کردن می تواند بهترین روش پوشش کاری باشد . چرخش ولرزاندن قطعات موقعی که از روشهای غوطه وری وپر کردن استفاده می کنیم ضروری می باشدتا اینکه پوشش یکنواخت روی سطح بوجود بیاید .

پوشش های شیشه ای شکننده هستند اما موقعی که درضخامت های معمول بین25 تا50 به کارمی روند پایداری قابل ملاحظه ای حتی درلبه ها گوشه های نیز ازخود نشان می دهند . زبر کردن مکانیکی سطح فلز قبل از پوشش دهی باعث افزایش مساحت سطح می شود وبرنرخ اکسیداسیون تاثیر می گذارد .وهمچنین  چسبندگی را افزایش می دهد . بعد از پوشش دهی ، پوشش باید در دماهای  نسبتا بالا خشک شود و سپس در دماهای بالا آتش زده شود تا اینکه عملکرد مطلوب و ویژگیهای  سطحی مناسب بدست آید .

نوع دیگری از پوشش ها برای کار در دمای بالاترکیب شیشه وفلز میباشد که سرمیت نامیده می شود . نسبت بالایی از پودرفلز ( مانند ( ALاز اینکه شیشه به حالت خمیری درآمد به آن اضافه می شود . این پوشش ها ممکن است  درمعرض دماهایی بالاتر از دمای منبع آتش اصلی باشند . ورق های فولادی کوچک که با این نوع پوشش ها پوشش کاری می شوند می توانند از دمای سرخ شدن در آب کوئنچ شوند بدون  اینکه در سطح آنها پوسته ویا تاول ایجاد شود کاربردهای  مناسب این پوششها در مبدلهای حرارتی ، قطعات احتراق موتورهای داخلی ، جعبه های آتش برای بویلرها ، ( اطلاعات اضافی در بخش سرمیت ها قابل دسترس میباشد)

- اکسیدها :

پوشش ها بر پایه مواد اکسیدی بر روی فلزات ایجادمی شوند بجز فلزات دیر گداز که فلز را در برابر اکسیداسیون دردماهای بالا محافظت میکند ویک  عایق حرارتی با درجه بالا می باشد . پوشش های اکسیدی اسپری شعله ای  محافظت کاملی از فلزات دیرگداز در برابر اکسیداسیون ایجاد نمی کند واین بدلیل تخلخل های ذاتی است که در درون آنها وجود دارد پوشش های اکسیدی  به آسانی ضخامتهای 6/4mm می توانند به کار روند اما مقاومت آنها در برابر شوک حرارتی با افزایش ضخامت کاهش می یابد . آلومینا ( A 2O3) وزیر کونیا ( Zro2) اکسیدهایی  هستند که عموما به عنوان پوشش به کار می روند .

پوشش های آلومینا سخت هستند ومقاومت خوبی دربرابر سایش وخوردگی دارند . زیر کونیا به صورت گسترده ای به عنوان عایق حرارتی به کار می رود  زیرا هدایت حرارتی آن پایین می باشد .

جدول4 لیست اکسیدهای پایه که برای پوشش به کار می روند و همچنین نقطه ذوب آنها را نشان می دهد . پایه اکسیدی  یکی از اجزاء اصلی پوشش اکسیدی می باشد ومقدار آن بیشتر از 95درصد وزنی می باشد . مواد دیگری مانند اکسید کلسیم ( Cao)  اکسید کرم ( cr2o3) واکسید منیزیم (Mgo) درمقادیر کم برای پایداری وتثبیت پوشش اضافه می شوند که موجب افزایش دانسیته ، اصلاح ویژگیهای سطحی وبهبود مقاومت دربرابر شوک حرارتی می شوند خواص فیزیکی برای پوششهای آلومینا وزیر کونیا اسپری شعله ای  درجدول 5آمده است .

پوشش های اکسیدی معمولا باروشهای اسپری قوس – پلاسما و یا شعله ای به کار می روند قبل از اسپری کردن باهر روشی سطح فلز موردنظر باید کاملا تمیز وزبر باشد سایش دمشی شرایط سطحی مطلوب راایجاد می کند .

پوشش های اسپری معمولا دارای ضخامت بین 25 تا 500 می باشند اسپری شعله ای یا با سیستم های اکسی هیدروژن یا اکسی استیلین به کار می رود .

که می تواند اکسیدهای دیر گداز که نقطه ذوب آن 2760C0 است ایجاد کند . اگر چه اکسیدهای دیر گداز مشخص مخصوصاً اکسید سیلیکون به خوبی اسپری نمی شوند علیرغم اینکه نقطه ذوب آنها به طور قابل ملاحظه ای  زیر 2760C0 می باشد آلیاژهای کرم نیکل  مقاوم به اکسیداسیون اغلب به عنوان زیر لایه به کار می روند قبل ازا ینکه پوشش کاری بوسیله اسپری نقطه ای انجام شود بدون همچنین پوشش پایه ای  چسبندگی اکسید ممکن است ناکافی باشد ونرخ پوشش درجریان اسپری شعله ای پایین است ومعمولا بین 16 تا  می باشد .

تمام اکسیدهایی که می توانند اسپری شعله ای شوند ودمای ذوب آنها بالا است  می توانند در اسپری پلاسمایی  نیز به کار روند . عموماً اسپری پلاسمایی پوششی با دانسیته بالا ( تخلخل پوشش های  اسپری اکسیدی بین 5 تا 15  درصد باشد که بسته به روش دارد ) سختی بالا وسطح ونهایی صافتر ایجاد می کنند .

همچنین به دلیل اینکه پوشش کاری سریع می باشد دمای زیر لایه پایین باقی می ماند از آنجایی که گاز خنثی درحین اسپری پلاسمایی  به کار می رود اکسیداسیون زیر لایه به حداقل می رسد.

علاوه بر اسپری کردن اکسیدها را می توان به وسیله مالیدن نیز به کار برد پوششهای مالیدنی معمولا ضخیم تر از پوشش های اسپری هستند و به گونه ای طراحی می شوند که حداکثر محافظت حرارتی زیر لایه را ایجاد کنند . اتصالهای متوسط مانند سیلیکات سدیم ، آلومینات کلسیم ، اسیدفسفریک یاشیشه برای پوشش کاری بوسیله مالیدن به کار می روند علاوه بر این به کار بردن فلزات مستحکم با انبساط زیاد پوشش کاری مالیدنی راتقویت می کند .

کاربیدها به عنوان پوشش های  سرامیکی اصولا برای مقاومت به سایش و آب بندی به کار می روند که سختی  بالای کار بیدها مزیت آنها می باشد این کاربرد ها شامل آب بندی موتورهای جت و سنجه قطر داخلی می باشد . پوشش های کاربیدی  برای مقاومت به سایش بوسیله اسپری شعله ای ویا تکنیک تفنگ انفجاری به کار می روند جدول 6 نقطه ذوب 10 کاربید را نشان می دهد .

سیلیسید ها :

یکی از پوشش های  بسیار مهم برای محافظت فلزات دیر گداز در برابر اکسیداسیون می باشند پوشش ها برپایه سیلیس بوسیله تشکیل سیلیکا بر روی سطح وقتی که در اتمسفر حاوی اکسیژن گرم میشوند عمل محافظت را انجام می دهند . برای افزایش پایداری شیمیایی خودجوش وچسبندگی این پوشش نازک سیلیکا عناصر دیگری مانند کرم ، نیوبیوم ، بوریا آلومینوم به آن اضافه می شود .

جدول 7 توضیحات چندین پوشش سیلیسیدی را نشان می دهد . این موادهمچنین با اندکی تغییرات با روش رسوب بخار بر روی زیر لایه به کار می روند . جا نشانی ، نفوذ و واکنش سیلیسم ( وعناصر دیگری که به مقدار  کم اضافه می شوند ) با فلز زیر لایه در دماهای بالا پوشش های بر پایه سیلسید را ایجاد می کند .

یکی ازویژگیهای رسوب بخار و پوششهای  سیلیسید ی نفوذ ی چسبندگی زیاد آنها به زیر لایه می باشد . کنترل نسبتا دقیق محافظت پوشش بوسیله این روش بدست می آید .

پوشش جای سیلیسید ی یکنواخت با ضخامت چند دهم میل تا چندین میل ( هر میل مساوی یک هزارم اینچ می باشد ) برروی قطعات ساده و پیچیده بوسیله سمانتاسیون جعبه ای ویا روش بستر سیال می توان ایجادکرد .

فرایند دوغاب مذاب یک روش متداول برای رسوب پوششهای  سیلیسید ی بر روی فلزات دیر گدازمی باشد . دوغاب با پودرهای  ریز سیلسیم بامواد افزودنی  مطلوب ( آهن ، کرم ، هافنیم ، تیتانیم ، ) درمایع آلی برای  پوشش کاری قطعات بوسیله غوطه وری ،اسپری وفرجه به کار می رود قطعات پوشش کاری شده درخلا یا اتمسفر خنثی در دمای 1300-1400c0  برای مدت زمان 30 تا 60 دقیقه گرم می شوندتا پیوندهای  بین پوشش وزیر لایه محکم تر شود .

از آنجاییکه پوشش ها نسبت به زیر لایه تردترمی باشند پوشش های سیلیسید ی مستعد تشکیل ترک می باشند که می تواند موجب افزایش تنش درزیر لایه شود . عموما پوششهای  سیلیسیدی تاثیر مخالفی دردمای اتاق بر روی خواص مکانیکی زیر لایه دارند ولایه ضخیم تراین اثر را افزایش می دهد .

پوششهای سیلیسیدی عموما موجب تردی فلزی می شوند که روی آنها به کار می رود اما لزوما خواص مفید  فلزات پوشش کاری شده درکاربردهای  سازه ای رااز بین نمی برند .

- پوشش های فسفاته :

فسفاتها برای فلزات سیستم های پوششی  محافظتی هستند که بوسیله واکنش شیمیایی اسید فسفریک واکسیدهای فلزی مانند اکسید آلومینوم اکسید کرم، اکسید هافنیم ، اکسید روی واکسید زیر کونیوم تشکیل می شوند مواد با پیوندهای  فسفاته برای محافظت فلزات در برابر گرماوبه عنوان  چسب در لایه های رنگ سرامیکها به کارمیروند .

کامپوزیتهای ضخیم تر بوسیله ماله کاری ،اسپری وکوبش بدست می آیند پوشش های فسفاته دارای دانسیته پایین ، هدایت حرارتی پایین دیر گدازی بالا بعد از نگهداری در مکانی با رنج دمایی بین 21 تا 425c0 می باشند ومی توانند در ضخامتهای زیاد نسبت به سایر روشهای  پوشش کاری  به کار روند . بنابراین کامپوزیت های دیر گداز ضخیم می تواند برای محافظت سیستم های  فلزی بامقاومت پایین در برابر دما به کار رود .

پوشش های فسفاته بسته به ترکیب شیمیایی می توانند پایداری دمایی تا 2425c0 داشته باشند وتا ضخامتهای 50mm به کار روند .

وقتی که کامپوزیت های فسفاته آماده شدند یکی از قویترین پیوندها بین ذرات اکسید فلزی با 85%  اسیدارتوفسفر یک (P4O) بدست می آید .اگر چه پیوندهای کامپوزیتی با اسید فسفریک دارای ماگزیمم دمای کاری کمتری نسبت به کامپوزیتهای تشکیل شده بوسیله واکنش اکسید فلزی واسید فلوئوروفسفریک ( H2PO3F)  میباشند و همچنین دمای نگهداری آنها نیز پایین می باشد .

بعد از آماده سازی  کامپوزیتها به مدت 24 ساعت پیر می شوند برای اینکه واکنش بین اسید واکسید فلزانجام بگیرد . کامپوزیتهای پیرشده یابه صورت مستقیم روی زیرلایه ویا بر روی پوشش محافظتی دیگر مالیده می شوند .

پوشش سپس با کنترل دقیق زمان ودما نگهداری  می شود پیوندهای  اکسیدها با اسید ارتوفسفریک  به مدت یک ساعت در دماهای زیر نگهداری می شوند  215, 150, 120 , 93, 425C0 , 315 پیوندهای اکسید هابا اسید فلوئوروفسفریک به مدت 3 ساعت در دمای اتاق وسپس برای یک ساعت  دردماهای 205 C0, 150, 120 نگهداری می شوند . جدول 8 تعدادی  از پوششهای  فسفاته ، دانسیته وماگزیمم دمای کاری آنها رانشان می دهد .

واکنش بین پوشش اسیدی وزیرلایه ممکن است یاباعث ایجاد با دکردگی  یا پیوسته شدن بعد از پوشش کاری ویا بعد ازنگهداری  درنتیجه آزاد شدن هیدروژن از اسید گردد . تبخیر پنتا اکسید فسفر ( P2O5)  وتجزیه محصول اسید همچنین می تواند باعث ایجاد پوسته شود .

ترکیبات مختلف مانند اکسید کرم ترکیبات آمونیاک یا فسفات هریک به مواد پوشش اضافه         می شوند تا از پوسیده شدن  زیر لایه بایتا اکسید فسفر جلوگیری می شوداین مواد افزودنی موجب افزایش PH پوشش می شوند بدون آنکه به عملکرد پیوند ها تاثیری داشته باشند . اسید کرمیک همچنین ممکن است اضافه شود تا سبب افزایش انتشار گرما بشود .

پوششها معمولا دگر روانی هستند ودارای وسکوزیته بالایی نسبت به تعداد واقعی می باشند زیرا اغتشاش مختصر ممکن است باعث سیلان ماده شود .

پوششها به گونه ای تهیه می شوند که دارای خواص حرارتی و فیزیکی بهینه باشند . اندازه ذرات ونسبت مواد به چسب تاثیر زیادی برخواص نهایی دارد که عبارتند از انقباض ، مقاومت به شوک حرارتی ، استحکام پیوند ، تخلخل وهدایت حرارتی محدوده محصول برای اندازه ذرات پوششهای فسفاته بین 14تا 325 مش می باشد .

پوششهای فسفاته اصولا برای جلوگیری از آسیب فلز زیر لایه در حین عملکرد دردمای بالامی باشند کاربرد ها شامل محفظه های احتراق ، داکتهای گازداغ وعایق های حرارتی دمای بالا می باشد .

سرمتیها :

 جدول 9 ترکیب پوششهای رسوب الکتریکی بر پایه سرمتیها ، ضخامت ، عمر عملکرد دردمای بالا وزیر لایه های مناسب برای این مواد را نشان می دهد .

پوششهای رایج سرمیتی رسوب الکتریکی فقط کاربردهای تجاری دارند .

پوششهای سرمیتی شامل مخلوطی ازفلز واکسیدهای  سرامیکی می باشد  که زیر لایه فلزی را در برابر اکسیداسیون وساییدگی محافظت می کند .

و آینه رسوب الکتریکی برای کاربردهای  زیر به کار می روند که ترکیبی ازالکترو پلیتنگ    ( آبکاری ) ( برای فلزات ) والکترو فورسیس ( برای سرامیکها) میباشد . مقدار سرامیکی که می تواند پوشش داده شود بستگی به اندازه ذرات ، دانسیته وترکیب دارد . محدوده  اندازه ذرات سرامیک ازکمتر از تا  متغیر می باشد این ذرات بوسیله همزدن درحمام آبکاری به حالت معلق هستند باروشهای معمولی پوشش شامل 20 درصدسرامیک رامی توان بدست آورد وبا فرآیندهای  ویژه می توان به  50 تا 60 درصد افزایش داد. زیرا اغلب پوشش های  سرامیکی برای کاربردهای مقاوم به سایش می باشند مانندنازلهای  موشک و پوشش ها نسبتا ضخیم  هستند .  > یا ( > 3mil پوششهای نازکتری نیز می توان بدست آورد وضخامت رامی توان تا  کنترل کرد .

سرمیتها با روشهای اسپری پلاسمایی وتفنگ انفجاری برای افزایش مقاومت به سایش فلزات وسوپر آلیاژها به کار می روند .

مهم ترین سر میتها پایه فلزی کار بیدها وبورید ها هستند . مخصوصا کاربید  تنگستن با 8 تا 15% کبالت  درمقادیر کم کبالت سختی ومقاومت به سایش بالا ایجاد می شود افزایش مقدار کبالت موجب افزایش چقرمگی می شودکه برای کارکردهای  سایشی وضربه ای لازم می باشد .

کاربید های تنگستن مقاومت به سایش بالایی تا دمای 59oc0 درهوا دارند دردماهای بالاتر کاربیدهای کرم و آلیاژهای نیکل – کرم مشخص به کار می روند زیرا دارای خاصیت خود  روان کاری می باشند پوشش ها بر پایه اکسید آلومینوم، کاربیدهای دیرگداز وفلزات مقاوم به اکسیداسیون  در دماهای بالای 870oc0 به کار می روند .

-         روشهای پوشش دهی

پوشش های سرامیکی ممکن است با روش های فرچه ای ، اسپری ، غوطه وری ، پوشش دهی سیال ، اسپری شعله ای احتراقی ، اسپری شعله ای قوس پلاسما ، اسپری تفنگ انفجاری ، سمانتاسیون جعبه ای ، سمانتا سیون بستر سیال ، جریان بخار ، مالشی ویا الکترو فورزبه کار روند اغلب این روش ها برای پوشش کاری قطعات تولیدی به کار می روند  انتخاب روش پوشش دهی بستگی به فاکتورهای  زیر دارد .

-         فلز زیر لایه

-         مواد پوشش ( برخی مواد  ازجهت روش کار برد پوشش دهی محدود هستند )

-         اندازه وشکل قطعه ای که باید پوشش دهی شود .

-         هزینه

-         شرایط کاری ( روش پوشش دهی می تواند خواص پوشش را تغییر دهد )

-         اسپری وغوطه وری

اسپری وغوطه وری دو تا از روشهایی هستند که برای پوشش دهی سرامیکی به شکل دوغاب به کار می روند . این روشها برای پوشش دهی سیلیکاتهاویا سایر پوشش ها بر روی داکت های خروج بخار رادیاتورها هیترها وسایر قطعات با تولید بالابه کار می روند .

اسپری موقعی می تواند به کار رود که ما به تمامی سطوح قطعه به صورت مستقیم دسترسی داشته باشیم  این روش معمولا باکنترل دقیق ضخامت پوشش برای پوشش کاری سطوح خارجی به کار می رود .

روش غوطه وری تقریبا برای تمامی قطعات به کار میرود که شامل قطعات مونتاژشده بوسیله پرچ کاری وجوش نقطه ای میباشد بجز درمواردی که سطوح تماس به صورت ناکافی با دوغاب  پوشش شوند . برای ضخامت  پوشش یکنواخت  برای هر قطعه  باید شرایطی را ایجاد کنیم تا هر سطح زاویه مناسبی داشته باشد .

-         آماده سازی سطح

قطعات قبل از اسپری یا غوطه وری باید کاملا تمیز شوند نقاط روغنی از چسبندگی  پوشش جلوگیری کرده وموجب ایجاد پوسته وترک خوردگی در جریان آتش زدن می شود . موقعی که از سند پلاست استفاده می کنیم ساینده ها باید عاری از هر گونه آلودگی باشند قطعات باگوشه های  تمیز باید گرد شوند چون پوشش کاری آنها  مشکل است . اگر گوشه های تیربدون گرد کردن  پوشش کاری شوند پوشش اغلب بعد از آتش زدن ترک برمی دارد .

فرایند تمیز کاری اصولی که به کار می رود عبارت است از شیمیایی و سایش . روش تمیز کاری شیمیایی برای فلزات  کم آلیاژ مشابه روشی است که قبل  از لعاب کاری چینی به کار میرود . برای مواد پر آلیاژ مانند فولاد  زنگ نزن وآلیاژ های مقاوم به حرارت پوسته زدایی حرارتی ویاچربی زدایی  بخار تری کلرواتیلن بعد از ماسه زنی به کار می رود بجزبرای مواد نازک ومواد با سطوح غیر قابل دسترسی برای این قطعات تمیزکاری شیمیایی استفاده می شود.

جدول 15 محلولهای تمیز کاری  شیمیایی ومدت زمان  غوطه وری را برای فولاد های زنگ نزن و فولاد های مقاوم  به حرارت نشان می دهد .

به کار بردن تمیز کننده ها ی شیمیایی  بامحلولهای قلیایی به قطعاتی محدود می شود که به خوبی خشک می شوندتمامی  محلولهای  تمیز کننده باید از روی قطعه بوسیله آبکشی قبل از پوشش کاری برداشته شوند .

تمیز کاری  ساچمه زنی  بر روی قطعاتی به کار می رود  که بوسیله عمل ماسه زنی اعوجاج روی آنها  ایجادنشود وسطوح آنها نیز برای ماسه زنی  قابل دسترسی باشد . تمیز کاری سایشی موقعی به کار برده می شود که پیوند قوی بین پوشش وزیر لایه نیاز باشد .

ماله سیلیکا اغلب برای ماسه زنی متوسط به کار می رود ودارای هزینه پایینی می باشد . اگر چه نرخ بالای استهلاک وتاثیر مضر آن بر روی تجهیزات ماسه زنی  موجب هزینه های بالای نگهداری وتعمیرات می شود . به کار بردن موادبا هزینه  زیاد اولیه مانند ساچمه های فولادی  اکسید آلومینوم وساچمه های شیشه ای موجب کاهش هزینه های  نهایی می شود .

-         فرآیند

مواد پوشش دهی سرامیکی ممکن  است به صورت دوغاب خریداری شوند که دراین حالت تنها ویسکوزیته آنها با اضافه کردن مواد ویژه ویا آب قبل ازکار بردتنظیم می شود پوششها همچنین ممکن است به صورت خمیر شیشه باشند . خمیر شیشه با آب وارد آسیاب به همراه موادخنثی دیگر ، خاک رس  می شود تا آنالیز مورد نظر بدست آید . تغیرات درترکیب شیمیایی  توصیه شده و ویسکوزیته دوغاب ممکن است شرایط نامطلوبی را ایجادکند ویسکوزیته ویژه پایین موجب محدودیت پوشش ویا جاری شدن پوشش به کار رفته می شود .

بالا بودن ویسکوزیته ویژه موجب ضخیم شدن پوشش می شود که به هنگام آتش زدن ترک می خورد . برای بدست آوردن نتایج رضایت بخش نمونه های تست دراندازه های  25 تا 75mmو با همان ترکیب شیمیایی تهیه می شوند وبرای چک کردن وزن لایه خشک شده دوغاب و ویژگیهای  پوشش بعد از پخت به کار می روند . دوغاب درابتدای  همه مرحله کاری باید چک شود وهر موقعی  که نیاز باشد تنظیم گردد . ویا حمام دوغاب جدیدی تولید شود.

کاربرد دوغاب روی قطعه کار نیز همچنین بدلیل ضخامت پوشش مهم می باشد برای فولاد های زنگ نزن و آلیاژ های مقاوم به حرارت ضخامت پوشش در محدوده 13 تا  می باشد . تلرانس ویژه ای برای ضخامت پوشش ها وجود ندارند . اگرپوشش  خیلی نازک باشد درجریان پخت اکسید می شود وسبب از بین رفتن اثر حفاظتی آن می شود .

واگر خیلی ضخیم باشد ترک می خورد . غوطه وری یک روش ترجیحی برای پوشش کاری قطعات می باشد اگر چه اسپری نیز به صورت گسترده ای به کار می رود .

در بسیاری از موارد لازم است پوشش اضافی از رو ی سطح برداشته شودتا اینکه ازترک خوردگی جلوگیری شود . اشکال پیچیده باید اسپری شوند زیرا غوطه وری موجب ایجادپوشش اضافی در سطوح غیر قابل دسترس می شود .

بعد از به کار گیری  دوغاب باید  درهوای گردش بین 60  تا 120c0 برای 10 تا 15 دقیقه خشک شود . اگر دمای خشک کردن بسیار پایین باشد خطوط آبی روی  پوشش ظاهر می شود واگردما بالاباشد پوشش پاره می شود . تمامی آبها باید برداشته شوند تا پوشش درهنگام پخت پوسته ای نشود . پخت درکوره هایی که بوسیله جریان برق ویا گاز گرم میشوند انجام می گیرد دمای پخت وزمان بستگی به ضخامت پوشش وزیرلایه دارد .

دما واتمسفر کوره باید کنترل شودتا ویژگیهای  سطحی مناسب با حداکثر چسبندگی پوشش بدست آید . پخت اضافی موجب اکسیداسیون زیاد زیر لایه شده وموجب کاهش چسبندگی وکاهش خواص پوشش می شود اگر پخت کمتر باشد پوشش چسبندگی  واستحکام کمتری داشته و اثر حفاظتی حداکثر رانخواهد داشت .

تجهیزات برای اسپری پوششهای سرامیکی به صورت تجاری دردسترس می باشد تفنگ اسپری دارای نازلی باقطر سوراخ 1/30 تا 2/80mm می باشد .

نازلهای کار آمد دارای ظرفیت 260000  تا 330000mm3 برای مواد پوشش به ازای هر دقیقه با به کا ربردن فشار هوا 345kpa برای هدایت  مواد پوشش دهند . به سطح قطعه کار می باشند هوای فشرده تولید شده باید عاری از کثیفی ، روغن ، گرد وخاک ،اکسید ورطوبت باشد . تنظیم کننده فشار هوای مطمئنی باید به کار رود تا تنظیم دقیق فشار  بویژه دررنج 205 تا 550kpa امکان پذیر باشد .

برای اغلب کاربردهای غوطه وری  تجهیزات شامل یک مخزن مطابق آنچه درشکل 1 دیده می شودمی باشد . مخزن بایدبه اندازه کافی بزرگ باشد تا امکان غوطه ور شدن کامل قطعات درداخل دوغاب وجود داشته باشد از پایه یا قفسه برای خشک کردن استفاده می شود .

تجهیزات غوطه وری  باید به گونه ای طراحی شوند که امکان کنترل دمای مخزن وسیستم های گردشی با مانیتور وجدا کننده ها برای برداشتن  آلودگی ها وجود داشته باشد .

تجهیزاتوماتیک مطابق شرایط مختلف معمولا برای خشک کردن صحیح به کار می رود .

پوشش دهی سیال : پوشش دهی سیال حالت اصلاح شده غوطه وری وخشک کردن می باشد که دوغاب به قطعات رسانده می شود . دوغاب ازنازلهای  طراحی شده به سطوح قطعات جاری می شود و سپس در داخل حوضهایی خشک می شود .

-         اسپری شعله ای

اغلب موادپوشش دهی سرامیکی که امروزه به کار می روند میتوان توسط اسپری شعله ای استفاده شوند . سیلیکاتها ، سیلیسیدها ، اکسیدها ، کاربیدها ، بوریدها ، ونیتریدها ، مواد اصلی هستند که توسط این  فرایند به کار می روند سه روش برای گرم کردن وهدایت ذرات درشرایط پلاستیک به سطح قطع کار وجود دارد اسپری شعله احتراقی ، اسپری شعله قوس پلاسما ، واسپری تفنگ  انفجاری ، دردوروش اول مواد پوشش دهی به صورت پودر یامفتول به کار می روند درروش اسپری تفنگ انفجاری فقط مواد به صورت پودر به کار می روند .

قابلیت کاربرد

پوشش های سرامیکی اسپری شعله ای برروی قطعات  دریک دامنه وسیعی ازاندازه وشکل انجام می گیرد . تقریبا تمامی فلزات  را می توان بوسیله روشهای استاندارد سند بلاست تمیز کاری کردوسپس تادمای 150 تا 205c0 برای پوشش کاری گرم کرد .

تجهیزات  اسپری می توانند  به صورتهای گسترده ای  مناسب شوند زیرا  دارای نوک کج شونده ای  می باشند که می تواند تا 45 درجه کج شود اگرنوک اسپری در فاصله  چند اینچی سطح باشد می توان تا 45 درجه نسبت به سطح آن را کج کرد .

باتوجه به نکات عملی محدودیتهای  اندازه گا   برای پوشش کاری سطوح بیرونی وداخلی قطعات  تنها بستگی به آماده سازی ومدیریت تجهیزات داردعموما حداقل اندازه قطر  داخلی به 50mm محدود می شودوطول نیز نباید از 3.7m تجاوز کند مگر اینکه قطر به اندازه کافی بزرگ  باشدتا تمامی تفنگ وخطوط تا مینی را تطبیق دهد .

پوشش دهی گذرگاههای انحناء دار محدود به اندازه وشکل قطعات می باشد که اجازه دستیابی  تفنگ به زوایا ومسافتها را بدهد .

برا ی مثال پوشش دهی مطلوب  برای سیم های کوچک تا حد 0.1mm درقطر ونازلهای راکت با قطر دهانه 6.4mm و طول 13mm وداکتهای بزرگ با قطر 2m و طول 8.2m امکان پذیر می باشد .

اسپری شعله احتراقی

متغیرهای فرایند اسپری شعله ای که تاثیر مستقیم بر کارکرد پوشش دارد عبارتند از آماده سازی  سطح ، عملکرد تفنگ ، مسافت اسپری ، دمای قطعه کار ونوع پوشش

کارکرد پوشش بستگی به آماده سازی سطح دارد . اگر سطح کاملا تمیز کاری  شده باشد ویابه اندازه  کافی زبر شده باشد  استحکام پیوندها ممکن است به 50 درصد ویا بیشتر کاهش یابد .

چسبندگی بهینه ذرات اسپری به همدیگر بستگی به ریز بودن اسپری ویکنواختی ذرات وتنظیم درست گاز نسبت به فشار وسرعت مناسب تغذیه مواد دارد . واین تنها ممکن است باتنظیم درست سیستم اسپری انجام بگیرد . دما واندازه ذرات اسپری باید  دقیقا کنترل شود . اگر تفنگ مفتول به صورت متناوب ذرات درشت تولید می کند آنها به اندازه کافی گرم نمی شوند ودرنتیجه شکل پذیری آنها کمتر است وموجب پیوند ضعیف بین ذرات وزیر لایه می شود یا پوششهای ضعیفی را به صورت موضعی روی سطح ایجاد می کند .

تفنگ اسپری باید دریک فاصله مناسب نسبت به سطح قطعه کارنگهداری  شود که بستگی به نوع پوشش موردنظر خواهد داشت اگرتفنگ خیلی نزدیک باشد پوشش ترک دار خواهد بود ومقاومت  حرارتی آن پایین است  اگرفاصله تفنگ تا قطعه کار زیاد باشد موجب ایجادپوشش نرم واسفنجی می شودکه خواص فیزیکی آن پایین است وموجب کاهش کارایی پوشش می شود.

-         آماده سازی سطح

از آنجاییکه دراسپری شعله ای ذرات ابتدا با استفاده از پیوندهای مکانیکی به زیر لایه می چسبند درنتیجه ایجاد زبری سطح با استفاده از روشهای مناسب ضروری است که شامل ایجاد برش شیار، آج وسند بلاست ویاایجاد یک زیر پوشش فلزی میباشد سندبلاست وایجاد زیر پوشش فلزی شرایط سطحی بهینه را برای ایجاد پوشش سرامیکی فراهم میکند . وقتی که عملیات سند بلاست به کارمی رود . ذرات ساینده باید تمیز وتمیز باشند . زبر کردن باید یکنواخت باشدتا  زوایای مقعر وحداکثر نیز تا در امکان وجود داشته باشدساچمه های فولادی یکی از روشهای  مطلوب ساچمه زنی  می باشد که خرد شوندگی آن پایین وعمرشان ماگزیمم است ساچمه ها متناوباً بایداز کثیفی وذرات اضافی پاک شوند . ساچمه های فولادی گوشه دار در اندازه های مختلف در دسترس است . ساچمه G25 بافشار هوای 275KPA برای بسیاری ازکاربردها به کار می رود .

ساچمه های آلومینای فیوزشده ممکن است به کار روند موقعی که آلودگی سطح توسط ساینده های فولادی وجود دارد .

آماده سازی  سطح بهینه با استفاده از ساچمه شماره 24 ودرفشار رانش 275 تا 345kpa بدست می آید سرعت برش  این ساینده ها بیشتر از فولادست اما شکست برخی از ساچمه ها ممکن است اتفاق بیفتد  وذرات بسیار ریز باید قبل از استفاده دوباره  برداشته شود .

برای موادسبک ذرات ریز ( No.46) وفشا رپایین ساچمه زنی برای جلوگیری از اعو جاج قطعه کار توصیه می شود کاربید سیلسیم همچنین  سطح مطلوبی رابرای پوشش دهی  سرامیکی  ایجادمی کند پوشش های فلزی اسپری پایه آنکوریت ( پوشش فسفاته که روی و آهن ) برای سرامیکهای  اسپری شعله ایجاد می کنند  که با استفاده ازسند بلاست بدست می آید . اسپری مولیبدن  زیر پوشش برای ایجاد پیوند پوششی برای کاربردهای پوشش دهی سرامیکی بعدی می باشد . که بسیار سخت ونازک می باشد وزبری سطح مناسبی را ایجاد می کندزیر پوششهای اسپری نیکل – کرم یا نیکل – کرم – آلومینوم برای چسبندگی پوششهای  سرامیکی اسپری شعله ای موقعی به کار می روند که پوشش به طورمرتب  درمعرض دماهای بالا می باشد .

زیر پوشش ها ضخامت های بین 50  تا  ایجاد می شوند تا چسبندگی بهینه ای برای پوشش دهی سرامیکی ایجاد کنند وقتی آلیاژ فلزی به کار می رود سطح زیر لایه ابتدا بوسیله سند بلاست زبر می شود . وسطوحی که لازم نیست پوشش دهی شوند با استفاده از لاستیک ، ورق فلزی  ، پوشانه پوشانده می شوند که بستگی به شدت عملکرد زبری سطح دارد .

-         فرآیند

بعد ازآماده سازی سطح ، تفنگ اسپری با استفاده از موارد پوشش دهی سرامیکی با اندازه مناسب بار گذاری  می شود و تفنگ اسپری با استفاده از دستور العمل سازنده روشن می شود.

تکنیکی که برای اسپری شعله ای  سرامیکها به کار می رود مشابه اسپری رنگ می باشد . کاربرد موفقیت آمیز بستگی  به مهارت اولیه اپراتور دارد .

اسپری وسرعت عبورذرات ازتفنگ تا حد امکان باید ثابت نگه داشته شود فاصله وسرعت بستگی به تجهیزات اسپری ، ترکیب شیمیایی  مواد پوشش ، فلز زیر لایه ، وویژگیهای فیزیکی مورد نیاز پوشش دارد . تفنگ های پودری نسبتا دراز بوده ودارای شعله  انبوه برای گرم کردن پودرهای  سرامیکی درجریان عبور از ناحیه گرم می باشند . درنتیجه تفنگ های پودری نیاز دارند که درفاصله 150-200mm قطعه واقع شوند وعبورذرات  باید کاملا سریع باشد تا اززیاد داغ شدن  آنها جلوگیری شود . تفنگ های  مفتول  باهمان روش داغ کردن استفاده می شوند وناحیه داغ شدن  بسیار کوتاه می باشد زیرا گرم کردن سرامیکها همیشه در نقطه انتهای ثابت شده مفتول اتفاق می افتد برای تفنگهای مفتولی فاصله بهینه اسپری تقریبا 75mm است تفنگ باید به صورت مداوم بر روی سطح به گونه ای حرکت کند که هر لایه به صورت مختصری  بر روی دیگری  قرار بگیرد وقتی که سطح به طور کامل  پوشش شد .   دیگری نیز برای افزایش ضخامت باز رویه مناسب برا ی پوشش کاری به کار می رود .

وقتی که زاویه  اسپری با سطح قطعه کار 90 درجه می باشد یک پوشش صاف با سرعت بالا روی سطح ایجاد می شود .

زاویه های اسپری تا 450 ازموقعیت تفنگ می توانند جابه جا شوند اگرکاهش مختصر درویژگیهای  فیزیکی پوشش قابل قبول باشد برای بدست آوردن  خواص پوشش بهینه دمای قطعه کارباید کنترل شود چسبندگی پوشش به طور زیادی کاهش پیدا می کند اگر زیر لایه تابالای دمای 260c0 گرم شود . دمای زیر لایه با به کار بردن     دمایی درطرف دیگرنمونه با استفاده از رنگ وبا مدادهای شمعی که وقتی دما از حدمجاز بالاتر می رود ذوب می شوند.

وقتی که تفنگ مفتولی برای پوشش کاری سطوح صاف به کار می رود باید راهکارهایی استفاده شود تا از گرم شدن زیاد  زیر لایه جلوگیری شود .

-         حرکت آهسته ویکنواخت تفنگ به سمت قطعه کار با سرعت حدود /3m بر5 ثانیه

-         نگهداری فاصله مناسب بین تفنگ وقطعه کار ( حدود 75 mm) درجریان اسپری کردن

-    اگرقطعه کار کوچک باشد توقف هایی بین پاسهای مختلف پوشش ایجادمی شود تا اجازه سرد شدن مختصر قطعه کار را بدهند .

زیاد داغ شدن زیر لایه درداخل یک دستگاه با ثابت کردن قطعه کار واسپری برای مدت زمان کوتاهی انجام می گیرد شرایط برای این عمل  درشکل 2 آمده است .. پوشش دهی اسپری شعله احتراقی سطوح داخلی محفظه های احتراق موشکها درشکل 2 نشان داده شده است موجب ذوب ویا سوختن آلیاژ زیر لایه منیزیوم می شود وقتی که پوشش زیر کونیا به صورت پیوسته به کار می رود وخرابی قبل ازایجاد ضخامت مورد نیاز 890 تا 1025mm اتفاق می افتد.

عمل پوشش دهی شامل چرخش قطعه کار درحدود 30 تا 50 دور بر دقیقه ، اسپری برای زمانهای کمتر از 25 ثانیه وپس برداشتن قطعه کار واجازه دادن  تا اینکه تا دمای اتاق سرد شود ودرجریان این عمل قطعاتی که پوشش نمی شوند ویا به صورت جزئی پوشش می شوند باید به همان  روش گفته شده عمل شوند هر محفظه احتراق نیاز به هشت چرخه یا بیشتر برای ایجاد پوشش باضخامت مشخص دارد.

شکل 3 نازل فلزی راکه برای پوشش کاری با آلومینا و زیرکونیا  باضخامت 635 به کاررفته نشان می دهد .

شرایط اعمال به صورت زیر می باشد .

مساحت کل پوشش شده هر نازل 7100mm4 می باشد . زمان لازم برای آماده سازی ، سند بلاست پوشش کاری به صورت زیر می باشد وقتی که مساحت های زیاد نیاز است پوشش کاری شوند ممکن است بدلیل اقتصادی بودن از بیشتر از یک تفنگ استفاده شود با تنظیمات  درست مکانیکی یک اپراتور میتواند چهار دستگاه را به صورت کار آمدی کنترل نماید .

اسپری شعله ای قوس پلاسمایی :

در فرایند های پلاسمایی ، گاز ویا مخلوطی از گاز ها مانند ارگون ، هیدروژن یا نیتروژن به داخل محفظه قوس تولید کننده پلاسما تغذیه می شود و بااستفاده از قوس الکتریکی  بین الکترود ونازل گرم می شود .

گاز تا دماهای بالای 83000 گرم می شود تا اینکه تشکیل پلاسما وگاز یونیزه بدهد که این عمل بواسطه نازل افزایش پیدا می کند پودر سرامیکی  با استفاده از جریان گاز به پلاسما تزریق می شود که گرم شده ذوب شده  وبه طرف قطعه کار رانده می شود .

منابع گرمایی  دمای بالا که قوس پلاسمایی از آنها بهره می برد ومقدار انرژی ذرات سرامیکی نسبت به فرایند شعله احتراقی  متفاوت  می باشد واین برخی اصلاحات در موقعیت تفنگ را ایجاب می کند وقتی که فرایند پلاسما به کار می رود مواد سرامیکی دمای ذوب بالا مانند کاربیدهای فلزات  دیر گداز با سرعت رسوب  دهی بالا را می توان روی سطح پوشش دهی کرد . عملکرد فرایند برای اسپری قوس پلاسمای مشابه آنچه که برای اسپری شعله  احتراقی گفته شد می باشد .

پوششهای  مانع حرارتی یکی از کاربردهای رایج اسپری قوس پلاسمایی می باشد به کاربرد ن برای قطعات دمای بالای مشخص مانند قطعات داخلی محفظه های احتراق ویا پره های توربین گازی و پوششهای  مانع حرارتی برای عایق حرارتی کردنفلز زیر لایه از موارد استفاده آنها می باشد .

پوششها به گونه ای طراحی می شوند که افت دمایی مانند 110C0 دردما در دماهای بین 980 تا 1095C0 ایجادکنند اما درشیب های دمایی به کار می روند که زیر لایه وطرف دیگر فلز با استفاده از هوا خنک می شود . مانع حرارتی می تواند یک زیر پوشش به ضخامت 150- از آلیاژهای دمای بالا ی نیکل ، کبالت ، کرم ، آلومینوم ، ایتریم ، باشد که بعد از یک پوشش باضخامت 255- ایتریا وزیر کونیا پایدارشده ویا زیر کونات منیزیوم باشد اگر ضخامت بیشتربرای عایق بودن بیشتر نیاز باشد تنشهای  حرارتی که ایجاد می شوند باید درنظر گرفته شوند درکاربردهای  ازمایشگاهی تست چرخه حرارتی  بعد از ارزیابی موتور انجام می شودتا کیفیت وعمر کار کرد پوشش را تخمین بزنند .

-         اسپری شعله تفنگ انفجاری

اسپری شعله تفنگ انفجاری به صورت مشخص متفاوت ازسایرفرایندهای اسپری شعله ای میباشد وبرای نشاندن موادسخت ومقاوم به سایش مانند کاربیدهای تنگستن به صورت ویژه ای توسعه یافته است . اسپری تفنگ انفجاری باکنترل انفجار استیلن واکسیژن برای ذوب وراندن ذرات به سوی زیر لایه به کار می رود .

مواد پودر که بوسیله این فرایند اسپری می شوند کاربیدها شامل مقادیر کمی از چسب فلزی واکسیدها یامخلوط اکسیدها می باشند . پوششها معمولا دارای ضخامت کمتر از  ودرکاربردهایی که مقاومت به سایش درشرایط کاری بحرانی نیاز باشد به کار می روند. کاربردها شامل آب بندی موتورهای جت هواپیما ( برای محافظت دربرابر سایش مالشی خشک ) وکمپرسور های هواپیما وپره های توربین ( برای محافظت در برابر خوردگی سایشی دردماهای متوسط وبالا )

ذرات پوششی ازتفنگ با سرعتهای فراصوتی ایجاد می شوند برروی سطوحی که ذرات کافی د ر دسترس باشد پوشش یکنواختی ایجاد میشود این محدودیت ازپوشش کاری  سوراخهای باریک ، حفره ها وشکافهای V شکل جلوگیری می کندقطر داخلی بالای 907.MM وازدوطرف بازتا عمق قطر می تواند پوشش کاری شود .

کنترل کیفیت

تنها تست غیر مخرب برای ارزیابی کیفیت پوشش های سرامیکی کافی نمی باشد اگرچه بازرسی چشمی یامقایسه دارای محدودیت می باشد بسیاری از ابزارها نمونه های پوششی با سطح معیوب را آماده می کنند تا اثر حفاظتی مضر وعمر پوششها موردارزیابی قرار گیرد .

تست دمای بالا : یکی از روشهای قابل اعتماد برای تعیین پیوستگی ومقاومت به اکسیداسیون ساختارهای پیچیده که بوسیله فلزات دیرگداز ایجاد می شوند قرار دادن این ساختار درمعرض دماهای بالا وتحت شرایط کاملا کنترل شده می باشد . ابتدا سطوح با بزرگنمایی  های کم تحت  بازرسی چشمی قرار می گیرند . سپس نمونه ها تا دمای 1095 تا 1205C0 درهوا گرم می شوند. بعداز مدت زمانی 15 دقیقه گرم شدن سطوح مورد بررسی قرار می گیرند هنگامی که داغ هستند برای ایجاد اکسیدهای گازی (تری اکسید مولیبدن وقتی که مولیپدن زیر لایه است) یا برای تغییر رنگ که همراه با اکسید شدن نیوبیوم ، تانتالم ، یا تنگستن زیر لایه می باشد .

اگر هیچ اکسیدی مشاهده نشودقطعه از داخل کوره  بر داشته می شود سرد شده وتحت بزرگنمایی 15 برابر موردبررسی قرار می گیرند سطوح ممکن است اکسیداسیون زیر لایه رادر بزرگنمایی  های 100 برابر نشان دهند . اگرهیچ گونه عیبی مشاهده نشود  قطعه به مدت 45 دقیقه دوباره گرم می شود سرد شده ودوباره مورد بررسی قرار می گیرد .

عیوبی که بعداز 15 دقیقه مشاهده می شوندقابل تعمیر هستند عیوب غیرمجاز مانند آنهایی که روی سطوح تماس هستند ممکن است نیاز داشته باشندکه برای تعمیر ساختار مناطق معیوب دوباره تحت فرایند قرار گیرند .

بازرسی نافذ فلورسنت : بازرسی نافذ فلورسنت برای آشکار کردن ترکها ، حفره ها وناپیوستگی های سطح پوشش مفید می باشد . قطعه کاردرداخل مایع نافذ غوطه ور شده ومایه اضافی ازروی سطح برداشته می شودوسطوح بوسیله سوسپانسیون های کلوئیدی که به عنوان اشکار سازهستند  پوشیده می شوندمایع نافذ  در داخل عیوب نفوذ کرده وسپس به داخل آشکار ساز تراوش می کند وطرح کلی عیب را موقعی که درمعرض نورفرابنفش قرار می گیرد نشان می دهد  .

این یک تست حساس می باشد وعیوب سطحی تنگ را آشکار می کند وقتی که آینه های بزرگ نمایی  دستی به کار می روند این روش برای بازرسی قطعات پیچیده ولوله ها به کارمی رود .

تستهای مخرب : تست های غیر مخرب را می توان برروی قطعه کار ویابر روی نمونه هایی که همزمان باقطعه کار پوشش کاری میشوند انجام داد . روشهای تست استاندارد مانند استحکام کششی ، مدول گسیختگی ، خمشی ، دانسیته ، سختی وآنالیز متالوگرافی وشیمیایی با استفاده از آماده کردن  نمونه هایی که از مقاطع ضخیم پوشش بدست می آید انجام می گیرد .

ومثالی درشکل 14a نشان داده می شود نمونه های کششی پوششها به صورت زیر آماده     می شود .

-         ساییدن پوشش با چرخهای برش

-    برداشتن مقاطعی با عرض 13mm از پوشش اززیر لایه وساییدن آنها تار سیدن به ضخامت باریک /125mm نمونه های باریک ممکن است توسط آزمایش استاندارد گسیختگی مورد تست قرار گیرند .

پوشش با استفاده از نیرومی تواند برداشته  شود موقعی که بر روی زیر لایه گرافیتی به کار می رود زیرا گرافیت دارای استحکام بسیار پایینی است وفرایندهای بسیار گسترده ای  بر روی زیرلایه به کار می روند که می تواندبه صورت شیمیایی حل شود وبر روی پوشش تاثیری نگذارد .

ساییدن نمونه ها تا رسیدن به شکل نمونه های  کششی استحکام پیوندی :

یک تست ساده برای پیوند بین پوشش وزیر لایه دیاگرام 14.b می باشد . این تست بابه کار بردن چسب اپوکسی برای بسیاری ازکاربردهای پوششی که بوسیله اسپری قوسی پلاسمایی ویا اسپری شعله احتراقی ایجادمی شوند به کار می رود ترتیب پیوندی این آزمایش در شکل 14.b نشان داده می شود .

استحکام ضربه : اگر چه مقادیرضربه متداول بر روی پوشش با به کار بردن نمونه های تست شارپی وایزود بدست می آید .

تست ضربه مفید شامل پرتاب یک گندله ازتفنگ هوا با سرعت کافی می باشد که موجب تغییر شکل قابل اندازه گیری  فلز زیرلایه می شو د سپس پوشش به صورت چشمی برای وجود ترک وپلیسه موردبررسی قرار می گیرد این تست مناسب ترین روش برای پوشش هایی می باشدکه ضخامت آنها کمترا ز  می باشد .

خواص سایشی  : درتست مالشی خشک دو نمونه به هم جفت شده وبه همدیگر با نیرو وسرعت سطح نسبی که برپایه شدت عملکرد انتخاب می شود مالیده می شوند . آزمایش مشابهی برای تعیین خواص سایشی  دردمای بالا ، سازگاری  پوشش با روانکار یا خورده شونده وتاثیر سایشی آنها انجام می گیرد .

ساختار وسختی :

میکروسکوپ یک ابزار مفید برای مشاهده پیوندها چسب ها وآخالهای فلزی یااکسیدی  پوشش می تواند باشد . تست سختی  سنجی اندازه گیری مستقیم پیوندهای بین ذرات را فراهم می کند برای مثال  سختی حقیقی  اکسید آلومینوم معمولا درمحدوده 1800 تا 2000 ویکرز میباشد .

مقادیر سختی ویکرز قابل قبول اکسید آلومینوم نشانده شده به روشهای مختلف بین 600 تا 800 ویکرز برای پوشش های اسپری شعله ای ، 700 تا 1000 ویکرز برای پوشش های اسپری پلاسما و 1000 تا 1200 ویکرز برای پوشش های اسپری تفنگ انفجاری می باشد .

مقادیر ماکزیمم نشان دهنده  سختی حداکثری  هستند که با استفاده از این روشها به دست می آید وبنابراین  درجه پیوند بین ذرات بالامی باشد مقادیر سختی ویکرز قابل قبول برای سه پوشش سرامیکی دیگردرجدول 12 نشان داده می شود مقادیرسختی بدست آمده بانافذ نوپ می باشد که برای مقایسه  به ویکرز تبدیل شده اند .