溶射とは何ですか？-種類と用途
今日、溶射コーティングは多くの異なる産業で利用されています。これらのコーティングは、プラズマまたは酸素燃料の燃焼にさらされるワイヤーと溶融粉末で構成されています。スプレー装置からの火は、加熱された混合物に電力を供給し、金属にスプレーされると、混合物はしっかりとしたコーティングを保持します。
溶射コーティングは、飛行機、建物、その他の構造物を極端な温度、化学物質、または湿度や雨などの環境条件から保護するなど、さまざまな有用な用途で使用されています。この記事では、溶射とは何か、その方法、およびその用途と利点について説明します。
溶射コーティングとは何ですか？
溶射技術は、溶けた（または加熱された）材料を表面に溶射するコーティングプロセスです。 「原料」（コーティング前駆体）は、電気的（プラズマまたはアーク）または化学的手段（燃焼炎）によって加熱されます。
溶射は、電気めっき、物理的および化学的蒸着などの他のコーティングプロセスと比較して、高い堆積速度で広い領域に厚いコーティング（プロセスと原料に応じて約20ミクロンから数mm）を提供できます。 。
溶射に使用できるコーティング材料には、金属、合金、セラミック、プラスチック、および複合材料が含まれます。それらは粉末またはワイヤーの形で供給され、溶融または半溶融状態に加熱され、マイクロメートルサイズの粒子の形で基板に向かって加速されます。
溶射のエネルギー源として、通常、燃焼または電気アーク放電が使用されます。得られるコーティングは、多数の噴霧粒子の蓄積によって作られます。表面があまり熱くならず、可燃性物質のコーティングが可能になる場合があります。
コーティングの品質は通常、その多孔性、酸化物含有量、マクロおよびミクロ硬度、結合強度、および表面粗さを測定することによって評価されます。一般に、コーティングの品質は粒子速度の増加とともに向上します。
元の機器の用途に加えて、溶射コーティングは、使用中に摩耗および損傷した部品を修理し、機械加工された部品の寸法を復元するために使用されます。溶射コーティングは、印刷ロールや小さめのベアリングなど、摩耗または腐食したコンポーネントの寸法を復元するために使用されます。
溶射の方法は？
溶射は、コーティングを生成するために細かく分割された溶融または半溶融液滴のスプレーとして消耗品を適用するコーティングプロセスの一般的なカテゴリです。
これは、エンジニアリングアプリケーション向けに、金属、サーメット、セラミック、およびポリマーのコーティングをかなりの厚さ（通常は0.1〜10mm）の層に堆積できることで際立っています。スプレー操作中に溶融またはプラスチックになる限り、ほとんどすべての材料を堆積させることができます。基板表面で、粒子は「スプラット」または「プレートレット」を形成し、それらがかみ合って蓄積し、コーティングを形成します。
堆積物は基板と融合しないか、結合を達成するために固溶体を形成する必要はありません。これは、他の多くのコーティングプロセス、特にアーク溶接、ろう付け、レーザーコーティングプロセスと比較して、溶射の重要な機能です。
溶射コーティングと基材の間の結合は主に機械的であり、冶金学的または溶融的ではありません。基板への接着は、基板表面の状態によって異なります。基板表面は、スプレーする前に、グリットブラストまたは機械加工によってきれいに粗くする必要があります。
溶射プロセスは、コンポーネントの保護と再生のために、すべての主要なエンジニアリング業界で長年にわたって広く使用されてきました。最近の機器とプロセスの開発により、品質が向上し、溶射コーティングの潜在的な用途範囲が拡大しました。
溶射コーティングプロセスの種類
溶射のいくつかのバリエーションが区別されます：
- プラズマスプレー
- デトネーションスプレー
- ワイヤーアークスプレー
- 火炎溶射
- 高速オキシ燃料コーティングスプレー（HVOF）
- 高速空気燃料（HVAF）
- ウォームスプレー
- コールドスプレー
- スプレーとヒューズ
古典的（1910年から1920年の間に開発された）であるが、火炎溶射やワイヤーアーク溶射などのまだ広く使用されているプロセスでは、粒子速度は一般に低く（<150 m / s）、原材料を溶かして堆積させる必要があります。
>1970年代に開発されたプラズマ溶射は、通常の温度が15,000 Kを超えるアーク放電によって生成される高温プラズマジェットを使用するため、酸化物やモリブデンなどの耐火材料を溶射することができます。
ここでは、溶射コーティングを生成するための5つの最も一般的なプロセスについて詳しく説明します。
1。 HVOF（高速オキシ燃料噴霧）
HVOFは、ノズルが使用されるたびに炎が広がることを可能にするトーチを利用するプロセスです。これにより、混合物中の粒子を高速化する急速な加速が作成されます。最終的には、均一に塗布される非常に薄いコーティングが得られます。薄いにもかかわらず、このコーティングは強く、よく接着します。耐食性はプラズマコーティングよりも優れていますが、高温にはあまり適していません。
2。燃焼火炎溶射
燃焼火炎溶射は、極端な応力を処理するように設計されていない表面に最適なオプションです。噴霧メカニズムはより低い火炎速度によって動力を供給されるため、このプロセスから生じるコーティングは表面に強く付着しません。
燃料と結合した酸素を介して炎が発生し、混合気が溶けます。燃焼火炎溶射は、低コストであるため、低強度の用途に人気があります。
3。プラズマスプレー
プラズマ溶射は、コーティングを加熱および溶射するための主要なツールとしてプラズマトーチを利用します。粉末材料が溶けた後、燃焼火炎溶射と同様の方法で製品に配置されます。
プラズマ溶射から生じるコーティングは、おそらく数マイクロメートルから数ミリメートルの厚さです。粉末が最も広く使用されている材料ですが、金属やセラミックも使用されています。プラズマ溶射プロセスは、その適応性のために非常に人気があります。
4。真空プラズマスプレー
真空プラズマ溶射は制御された環境で行われますが、低温を利用します。これにより、真空を維持しながら、材料への損傷を軽減します。さまざまなガスの組み合わせを使用して、スプレーに必要な圧力を得ることができます。
真空プラズマスプレーは、車のバンパー、ダッシュボード、ドアミラーのハウジングなどに使用されます。このプロセスは、ポリエチレン成形品の前処理にも使用できます。これにより、水性エポキシ接着剤の接着が可能になります。
5。 2線式電気アークスプレー
このスプレー方法は、導電性のある2本のワイヤーの間に作成されるアークポイントを利用します。ワイヤーが接続するポイントで溶融が発生します。アークは、トーチで使用される燃焼火炎溶射と同様に、加熱を可能にし、それが次に堆積と溶融を引き起こします。
コーティングのスプレーには圧縮空気が使用されます。この手順は費用効果が高いため人気があり、通常はアルミニウムまたは亜鉛をベース材料として使用します。
溶射コーティングの利点
溶射コーティングの利点には、次のようなものがあります。
- コストの削減。 コンポーネントを修理するコストは、新しいコンポーネントを購入するよりも少なくなります。多くの場合、コーティングは実際に使用された元の材料よりも長持ちします。
- 低入熱。 いくつかの例外を除いて、溶射プロセスはコンポーネントの熱履歴だけを残します。
- 汎用性。 ほとんどすべての金属、セラミック、またはプラスチックに溶射できます。
- 厚さの範囲。 材料とスプレーシステムに応じて、コーティングは0.001から1インチ以上の厚さにスプレーできます。厚さは通常0.005〜0.1インチの範囲です。
- 処理速度。 スプレー速度は、材料とスプレーシステムに応じて3〜60ポンド/時の範囲です。材料の一般的な適用率は、0.01インチの厚さあたり1平方フィートあたり1 / 2〜2ポンドの材料です。
溶射コーティングの欠点
- 基板を偽装 –溶射コーティングは非常に効率的であるため、厳格な記録が保持されていない限り、多くの場合、コーティングプロセス後に基材がどの材料でできているかを判断することはできません。詳細については、こちらからGreen LeafBusinessSolutionsにお問い合わせください。
- 有効性を正確に評価できない –溶射コーティングが適用されると、視覚的な評価以外では、コーティングがどの程度うまくいったかを正確に判断することが難しい場合がよくあります。
- 費用のかかる設定 –溶射コーティングの方法の中には、非常に高価な装置を必要とするものがあり、その結果、初期設定コストが高くなる可能性があります。
産業技術