Introducere

n anul 1910 elveianul Urlich Schoop a introdus invenia sa, cnd pentru prima dat a realizat acoperiri metalice prin pulverizare, utiliznd flacra oxigaz.Acest domeniu a cunoscut o dezvoltare rapid n ultimii 20-25 de ani, straturile obinute prin pulverizare termic prezentnd un interes major att pe plan naional, ct i pe plan internaional.Tehnologiile de protecie prin straturi superficiale cunosc o dezvoltare continu n rile europene, numai n ultimii ani, volumul aplicaiilor rezolvate prin pulverizare termic mrindu-se cu 70 %. n anul 2001, piaa tehnologiilor de pulverizare termic a fost de 950 milioane euro.Scopul acestei lucrri este acela de a prezenta procedeele de acoperire metalic prin pulverizare termic.

CAPITOLUL IPulverizarea termic1.1. Generaliti

Metalizarea prin pulverizare termic reprezint un procedeu tehnologic de acoperire a suprafeelor unor piese, realiznd-se astfel topirea unui material de adaos de ctre o surs termic, pulverizarea i proiectarea materialului topit cu o vitez mare pe suprafeele care se acoper.Acest procedeu a aprut ca urmare a dou cerine: acoperirea pieselor puternic solicitate cu materiale de adaos incompatibile la sudare, respectiv acoperirea unor piese cu perei subiri sau cu diametrul mic.n funcie de natura materialului de adaos, pot fi obinute sttraturi rezistente la solicitri precum abraziunea, coroziunea, ocurile termice, izolatoarele electrice sau termice.Procedeele de metalizare prezint o serie avantaje precum: obinerea unor straturi depuse cu rezisten mare la uzur; obinerea de straturilor considerabile de metal depus; porozitatea stratului obinut, care permite nmagazinarea lubrifiantului, reducndu-se astfel pericolul de gripare; temperatura piesei n timpul procesului de metalizare constant (150-200o C); productivitatea ridicat.Ca principale dezavantaje, amintim: suprafeele metalizate nu pot fi prelucrate prin gurire, filetare sau deformare plastic; procedeul nu este eficient pentru piesele mici; rezistena redus a stratului metalizat la traciune i la ncovoiere.Metalizarea prin pulverizare termic poate fi utilizat in diferite domenii precum: metalizarea n scopuri decorative, protecia mpotriva coroziunii, recondiionarea organelor de maini uzate, remedierea defectelor exterioare la piesele turnate.Clasificarea procedeelor de pulverizare termic poate fi realizat dup mai multe criterii, astfel:a) dup materialul de adaos: srm, pulbere;b) dup sursa de energie: combustie, electic;c) dup mediul n care se realizeaz pulverizarea: gaz inert, depresiune, medii reactive, presiune atmosferic.n urmtoarea schema sunt prezentate procedeele de pulverizare termic:Pulverizarea termic

Pulverizarea termic prin descrcare electric n gazePulverizarea termic prin gazPulverizarea termic prin lichidPulverizarea termic prin fascicul

Pulveriza-re cu baie topitPulverizare cu laserPulveriza-re cu plasmPulveriza-re cu arc electricPulveriza-re cu flacr maricu vitezePulveriza-re prin exploziePulveri-zare cu flacr

Pulveriza-re cu plasm n aerPulveriza-re cu plasm n camerPulveriza-re cu flacr i pulberePulveriza-re cu flacr i srm Pulveriza-re cu plasm de lichid stabilizat

Figura 1.1. Clasificarea procedeelor de pulverizare termic dup purttorul de energie utilizat pentru pulverizaren continuare sunt prezentate, sub form tabelar, caracteristicile unor procedee de acoperire termic prin pulverizare:-Flacr de gazeDetonaieJet de plasmArc electric

Material de adaos (MA)Metale, ceramice, materiale compoziteOxizi, carburi, ceramiceMetalice, ceramice, compoziteMetale

Forme MAPulbere, srmPulberiPulberiSrme

Temperatura de lucru [oC]2600-31003100200004000-6000

Metoda de atomizareAer comprimatPreatomizarePreatomizareAer comprimat

Viteza particulelor [oC]90-100[~800]600150-300

Rata depunerii [kg/h]1-101-30,5-101-50

1.2. Metode de depunere prin pulverizare termic

La nceput, clasificarea proceselor termice a fost realizat n funcie de tipul sursei de nclzire. De exemplu, pulverizarea n flacr, n plasm i cu explozie. ns, ulterior, modificrile aduse surselor de nclzire au condus la o clasificare a acestora n denumiri sub care sunt cunoscute i n prezent.Principalele categorii sunt: pulverizare cu flacr de gaze; pulverizare cu flacr de nalt vitez (HVOF); pulverizare cu arc electric; pulverizare cu jet de plasm; pulverizarea cu cureni de nalt frecven; pulverizarea prin detonaie.

1.2.1. Pulverizarea termic cu flacr

La acest proces se folosete, ca surs de cldur, flacra oxiacetilenic sau oxipropanul. Flacra oxiacetilenic este mult mai compact datorit aciunii aerului comprimat care produce un efect termic mai intens, n special n zona reductoare care topete metalul de aport. n cazul n care se utilizeaz un raport oxigen-acetilen de 2-5, se produce o topire optim. Pulverizarea termic n flacr se poate executa att n hala de producie ct i pe teren. Acest proces este utilizat n cele mai multe cazuri pentru acoperiri cu aliaje metalice, nefiind un proces costisitor. Cu toate c vitezele relative ale particulelor sunt sczute, prin acest procedeu se pot face cele mai mari depuneri, n comparaie cu straturile obinute prin alte procedee. ns, vitezele mai mici ale particulelor duc la obinerea unor suprafeee oxidate i poroase, n comparaie cu alte straturi depuse prin pulverizare termic. Datorit faptului c tehnologia de metalizare cu flacr este destul de simpla, i preul utilajelor este relativ mic, acest procedeu este ntlnit frecvent pe plan mondial.

Pulverizarea cu flacr i pulbere

Pulverizarea cu flacr i pulbere const n aducerea n nucleul unei flcri a materialului de adaos (sub form de pulbere) cu ajutorul unui gaz de transport sau prin cdere liber. Pulberea se topete i este proiectat de jetul de gaze pe suprafaa materialului de baz. Dimensiunea particulelor este cuprins ntre 50-150 m.O instalaie de metalizare cu flacr i pulbere antrenat de un gaz transportor se compune din: sursa de gaz combustibil, care poate fi un generator de nalt presiune sau o butelie; sursa de aer comprimat, inclusiv buteliile de aer i filtrele de purificare; sursa de oxigen; furtunul de legtur ntre sursele de gaze i aparatul de pulverizare; aparatura de reglare i control a presiunii i debitul gazelor; aparatul de pulverizare i transport a pulberii.Cu excepia aparatului de pulverizare i transport a pulberii, toate celelalte accesorii ale instalaiei sunt asemntoare cu cele ale instalaiei de metalizare cu srm.n ultimii ani mai multe firme au realizat aparate i dispozitive care permit depunerea unor straturi pe interiorul pieselor cilindrice.Metalizarea cu flacr i pulbere la cald:Arztorul pentru metalizare cu flacr i pulbere la cald const dintr-un mner similar cu cel de la trusa de sudare i tiere cu flacr oxiacetilenic, un dispozitiv de amestec i un rezervor de pulbere. Dispozitivul de amestec este asigurat mpotriva ntoarcerii flcri. La lucrri n locuri cu acumulri mari de cldur sunt utilizate duze din materiale termorezistente i capete de pulverizare rcite cu aer sau ap. Un scut termic din metal uor l apr pe sudor de radiaia termic. Fazele de lucru sunt: prenclzirea, pulverizarea i ncrcarea prin depuneri i topiri succesive. Suprafaa de depunere se cur de luciu metalic, adic fr rugin, under (oxizi), ulei, vopsea, resturi de nisip cuaros. Stratul de oxizi care se formeaz la nclzirea piesei poate duce la formarea porilor n depunere. De aceea, de ndat ce temperatura suprafeei de depunere, atinge 300-400oC (la prenclzire) se pulverizeaz un film subire de pulbere, care mpiedic o oxidare ulterioar a suprafeei.Flacra de prenclzire reglat neutru, acioneaz oxidant cnd este introdus pulberea, ca urmare a cantitii mai reduse de gaz de lucru (acetilena). De aceea, naite de ncrcarea prin metalizare debitul de acetilen se regleaz la o valoare aproximativ dubl fa de oxigen, pentru ca, la introducerea pulberii, flacra s devin din nou neutr. Cantitatea de pulbere trebuie astfel reglat,nct s fie asigurat o topire complet a metalului depus.Este util ca s se deschid i s se nchid complet, alternativ, ventilul de pulbere, astfel nct s fie la dispoziie suficient timp pentru topire.Datorit preciziei procedeului, cu care pot fi ncrcate prin metalizare, mai ales, straturi subiri pe suprafee greu accesibile, inclusiv n poziie "peste cap" de cele mai multe ori nu este necesar o prelucrare ulterioar a stratului depus. Prin ncercri de ndoire se verific buna aderen a metalului depus cu metalul de baz.Temperatura flcrii oxiacetilenice este n nucleu de cca 2850oC, fapt care limiteaz domeniul de utilizare a materialelor greu fuzibile.Presiunile gazelor de lucru orientative sunt: acetilen: 0,3-0,5 bar; oxigen: 2-4 bar; grosimea de strat depus: 0,05-2(5) mm.Metalizarea cu flacr i pulbere la rece:Din punct de vedere al transportului pulberii n flacr sunt posibile urmtoarele variante: absorbie dintr-un rezervor separat; sistem mixt de absorbie i cdere liber dintr-un rezervor propriu; sistem mixt de absorbie i cdere liber dintr-un rezervor separat; agitare tangenial i transport cu gaz comprimat.Parametrii medii pentru depunerea aliajelor pulverulente de tip NiCrBSi sunt: productivitatea: 0,5-2,5 kg/h; debit de oxigen: 4-5 Nm3/h; debit de acetilen: 0,8 Nm3/h; granulaie pulbere: 50-125 microni; grosimea stratului depus: 0,5-1,5 mm.Metalizarea cu flacr i pulbere la rece cu topirea metalului depus:Dac n afara solicitrii de uzare apare i atacul unor acizi sau baze tari, metalizarea prin pulverizare cu srm sau cu pulbere la rece confer o protecie suficient a suprafeelor. Procedeul de metalizare prin pulverizare cu flacr i pulbere la rece cu topirea metalului depus, reprezint o legtur ntre metalizarea prin pulverizare i sudare, deoarece, pe de o parte, sunt obinute straturi avnd grosimea uniform, dar care au aderena prin difuzie fr apariia diluiei cu materialul de baz.Straturile depuse prin acest procedeu pot avea grosimea de aproximativ 2 mm. Pentru piesele solicitate la coroziune ajunge, n general, o grosime a stratului de 0,3 mm, iar la solicitare puternic la uzare, o grosime de 0,5-0,8 mm (grosime a metalului depus finisat).Pregtirea suprafeei piesei pentru depunere se face ca i pentru celelalte procedee de depunere prin pulverizare. Dup pulverizare stratul pulverizat i suprafaa de desubt a piesei trebuie aduse la temperatura domeniului plastic al aliajelor de pulverizare (cca. 1030-1100oC) pentru a se obine o difuzie la interfaa stratului de metal depus cu materialul de baz.Topirea trebuie executat imediat dup pulverizare, deoarece piesele sunt calde, datorit pulverizrii sau prenclzirii.Pentru nclzirea pieselor se utilizeaz urmtoarele procedee: nclzirea prin inducie, nclzirea n cuptor cu nclzire controlat, nclzirea cu arztorul oxiacetilenic sau nclzirea cu procedeul WIG.Se topesc dup posibiliti, mai nti muchiile, pentru ca s nu se desprinde de pe ele metalul depus, iar, apoi, se nclzete suprafaa. La atingerea temperaturii de topire suprafaa primete un aspect de oglind.La o conducere corect a temperaturii pot fi topite straturi metalizate de grosimi mai mari i pe suprafeele care nu sunt orizontale, fr ca materialul depus s curg sau s picure.Dup topire este util o rcire lent prin mpachetare n materiale termoizolante sau prin acoperire cu azbest, nisip, sau alte materiale asemntoare. Finisarea se face n mod uzual i eficient prin polizare umed. Unele aliaje pot fi prelucrate i prin achiere cu scule din metal dur.Suprafeele pieselor obinute dup aplicarea acestui procedeu se disting printr-o rezisten ridicat la uzare, la temperaturi ridicate, rezisten ridicat la coroziune i prin bune proprieti de alunecare.Pulverizarea cu flacr i pulbere cu topire:Principiul acestui procedeu const n faptul c metalul depus iniial este topit cu flacr oxigaz, electric, n cuptor sau prin inducie.Temperatura de topire a metalului depus este cuprins ntre 1020-1140oC. Peste 900oC pulberile de B i Si dau borosilicai care protejeaz suprafaa metalului depus la oxidare, realizeaz i decaparea metalului de baz astfel nct metalul depus difuzeaz n metalul de baz.Din aceste considerente cu acest procedeu se obin aderene foarte bune ale metalului depus la metalul de baz.

1.2.2. Pulverizarea prin detonaie

La acest procedeu, energia cinetic se realizeaz prin detonaia unui amestec exploziv de gaze. Pulberea este adus n camera de detonaie printr-un injector i apoi este preluat de gazul de antrenare. Amestecul exploziv este format din acetilen i oxigen iar aprinderea se realizeaz prin scnteie electric. Amestecul de pulbere i gaze de ardere fierbini sunt expulzate cu o vitez mare printr-o eav de evacuare. Ceea ce este de remarcat la acest procedeu, este energia cinetic mare, vitezele atingnd valori de pn la 750-1000 m/s, i temperatura ridicat a materialului depus (de pn la 3300oC), acestea favoriznd formarea microsudurilor. Frecvena exploziilor este de 4-8/sec, iar zgomotul produs de asemenea ridicat (cca. 150 dB). Dimensiunea recomandat a particulelor de pulbere este de 5-60 m. Principalele avantajele ale acestui tip de pulverizare n comparaie celelalte procedee sunt: densitatea stratului depus (aproximativ 98% din densitatea teoretic); aderena superioar oricrui alt procedeu de pulverizare termic ce nu mplic topirea substratului.Dei prin acest procedeu se pot depune o gam larg de materiale, cel maifrecvent este aplicat la depunerea materialelor ceramice i compozite. Grosimea straturilor depuse variaz ntre valorile de 0,05-0,5 mm.1.2.3. Pulverizarea termic prin arc electric (Arc Spraying)

Acest procedeu se bazeaz pe introducerea a dou srme ntr-un arztor i aducerea acestora n dreptul unei duze. Sarcina electric aplicat pe srme are ca efect topirea vrfurilor srmei atunci cnd intr n contact. Un gaz de transport (de exemplu aer sau azot) este utilizat pentru a prelua materialul topit de pe fire si a-l transporta pe suprafaa piesei. Pentru metalizarea cu arc electric se poate utiliza att curent continuu ct i alternativ. n cazul utilizrii curentului alternativ arcul este instabil i face mult zgomot, spre deosebire de curentul continuu cnd arcul este mai stabil, metalul pulverizat este mai fin, iar productivitatea este mai ridicat.Ca materiale de metalizat, sunt utilizate srme din oel i neferoase. Pot fi obinute caracteristicile dorite ale straturilor depuse deoarece elementele de aliere pierdute la pulverizare prin ardere, se pot compensa prin supraalierea srmelor de metalizare.Metalizarea cu arc electric are urmtoarele avantaje: posibilitatea de a obine pseudoaliajelor prin utilizarea a dou srme diferite: Al-OL, Al-Zn. instalaia poate fi deplasat cu uurin datorit faptului c nu necesit tuburi de oxigen i butelii de acetilen.Principalul dezavantaj al procedeului const n arderea elementelor de aliere.Valorile medii ale parametrilor de metalizare sunt: presiunea aerului comprimat: 3 - 7 bar; curentul: 100 - 350 A; tensiunea: 20 - 35 V; consumul aerului comprimat: 50 - 80 Nm/h; diametrele srmelor: 1,6 - 2,0 mm; grosimea de metal depus: 0,1 - 20 mm; densitatea: 60 - 80%; productivitatea :4 - 20 kg otel/h; distana de pulverizare: 50 - 120 mm.

1.2.4. Pulverizarea cu ajutorul curenilor de inducie

Pulverizarea cu ajutorul curenilor de inducie prezint un avantaj important n comparaie cu celelalte procedeele menionate anterior; acest avantaj const n nclzire redus a piesei de metalizat ca urmare a lipsei influenei asupra piesei de metalizat a arcului electric sau a flcrii oxiacetilenice. Pe de alt parte, straturile depuse prin metalizare sunt mai omogene i au o porozitate mai redus.S-a remarcat, de asemenea, duritatea mai mare a straturilor depuse, acest lucru fiind rezultatul gradul mai redus de ardere a carbonului i a altor elemente prezente n oelul topit n cazul utilizrii acestui tip de pulverizare termic.Metalul topit este pulverizat printr-un jet de aer comprimat, apoi fiind depus pe suprafaa asperizat. La pulverizarea materialelor care se oxideaz puternic n loc de aer comprimat se utilizeaz gaze inerte.

1.2.5. Pulverizarea termica cu jet de plasm

n ara noastr, primele experimentri n acest domeniu au fost efectuate la nceputul anilor 1980 la Institul Naional de Motoare Termice Bucureti.Procedeul se utilizeaz n cazul acoperirii suprafeelor pieselor cu straturi din materiale dure,oxizi de Al, Cr, Mn i materiale greu fuzibile:W, Mo,Ti.Cel mai rspndit procedeu pentru obinerea plasmei este utilizarea unor tipuri diferite de descrcri n gaze.Acest procedeul const n utilizarea unui arc de plasm cu temperaturi de pn la 20.000C iar ca i gaze plasmagene argonul, heliul, hidrogenul, azotul.Materialul de aport sub form de pulberi este introdus n mod controlat n jetul de plasm, care produce topirea particulelor de material i proiectarea lor cu vitez mare asupra substratului.Densitatea stratului depus este n limitele 85 95% din densitatea teoretic. Viteza particulelor poate atinge 250 550 m/s.Pulberea se transmite n exteriorul duzei. Pentru pulverizare se utilizeaz de obicei pulbere cu granulaie 40 100 m.Pulverizarea termic cu plasm prezint variantele: pulverizare cu plasm la presiune atmosferic; pulverizare cu plasm n vid (pentru materiale reactive);Pulverizarea termic n jet de plasm are urmtoarele avantaje: temperatura ridicat a jetului de plasm permite topirea materialelor cu puncte ridicate de topire, practic permite topirea oricrui material solid; temperatura de topire se poate regla prin schimbarea diametrului duzei i a regimului de lucru al instalaiei; metalul depus conine o cantitate redus de oxizi, datorit gazelor de lucru inerte; metalul depus are o aderen bun i o densitate ridicat.Principalele dezavantaje ale procedeului de pulverizare termic n jet de plasm sunt: productivitate sczut; zgomot i iradiere intens cu radiaii ultraviolete; preul ridicat al utilajului i al cheltuielilor de exploatare.Temperatura ridicat a jetului de plasm permite pulverizarea oricrui material de adaos, care ncare n procesul de nclzire i topire nu i schimb semnificativ proprietile.1.2.6. Pulverizarea cu laser

Pulverizarea cu laser are scopul obinerii pe ct posibil a unui metal depus cu o ct mai redus diluie. De regul se aplic pe materialele de baz ieftine, materiale de adaos cu rezisten mare la uzur i la coroziune.Prin astfel de depunere pe materialul de baz se mrete mult rezistena la uzur a particulelor de suprafa i crete durata de exploatare i durabilitatea suprafeelor ncrcate.Realizarea depunerilor de pulberi cu fascicul de laser se clasific n dou procedee difereniate prin felul alimentrii cu pulbere.Pulverizarea cu laser ntr-o faz: acest procedeu se realizeaz ntr-o singur faz att depunerea de material pulverizat ct i topirea acestui strat de material cu un fascicol laser concentrat.Materialul de adaos este sub form de past. Pentru obinerea pastelor sunt utilizai liani. Se recomand cei pe baz de nitroceluloz cu un coninut mic de rest uscat de zaponlac, oxietilceluloz, clei de amidon. Sub aciunea laserului lianii ard, formnd produse gazoase i nu mpiedic formarea rndurilor. nlimea rndurilor este de 0,5-2mm, limea de 1,2-2,6 mm. Se pot suprapune noi rnduri de depunere.Pulverizarea cu laser n dou faze:n prima faz se aplic pulberea pe suprafaa materialului i apoi n a doua faz are loc aderarea la metalul de baz prin topire cu fascicul de laser.

CAPITOLUL IIStudiu asupra tehnologiilor de realizare a straturilor subiri 1.1 Principiul de formare a straturilor prin pulverizare termic

Pulverizarea termic se constituie dintr-o serie de tehnici de realizare a straturilor subiri n care pulberile (aflate n form metalic, nemetalic sau fin) sunt depuse pentru a realiza un strat de acoperiri, avnd anumite proprieti impuse in funcie de domeniul de utilizare.Tipurile de suprafee ale pieselor acoperite prin pulverizare termic pot fi: cilindrice exterioare: plunjere, fusuri de arbori, valuri, etc.; cilindrice interioare: locauri n carcase, buce, etc.; plane: ghidaje, suprafee protejate mpotriva coroziunii, etc.Avnd n vedere faptul c procedeul de realizare a straturilor subiri prin pulverizare termic este economic i avantajos, acesta poate fi utilizat pentru realizarea pieselor noi, recondiionarea pieselor uzate, refacerea suprafeelor uzate, recuperarea rebuturilor de fabricaie i realizarea de straturi de protecie mpotriva coroziunii.Materialele de adaos utilizate n procesul de pulverizare termic pot fi materiale metalice feroase sau neferoase, dar i materiale ceramice, compozite etc. n cadrul proceselor de metalizare prin pulverizare termic, materialele de adaos (srma, pulberea) sunt topite de ctre o surs termic, apoi metalul topit este pulverizat i picturile sunt pulverizate prin intermediul unui jet de aer comprimat.Transformarea metalului topit sub form de picturi pulverizate are ca efect rcirea rapid a picturilor i, totodat, creterea vitezei acestora (3050 m/s n cazul metalizrii cu flacr i cu arc electric, i 250 m/s n cazul metalizrii n jet de plasm).Suprafaa piesei este lovit de particule a cror energie cinetic depinde de particule a cror energie cinetic depinde att de distan, ct i de mrimea particulelor. Particulele sunt proiectate n form de con, avnd vrful n nucleul arcului electric sau n nucleul flcrii. Acestea, aflate la extremitatea conului, sunt solidificate i oxidate.Energia termic i cinetic a picturilor de material fac ca acestea s se ciocneasc de suprafaa de acoperit, n urma acestui impact avnd loc o strivirea picturii lichide. Astfel este realizat solidificarea picturii, prin transmiterea energiei termice de la pictur la strat.Stratul depus este format din foarte multe picturi fine, aplatizate ntr-un procent mai mare sau mai mic. Stratificarea lamelar a maerialului depus prezint incluziuni solide sau chiar incluziuni gazoase.Pentru a putea strbate bariera impus de tensiunea superficial sau pentru a putea micora valoarea acesteia, este necesar ca particulele pulverizate s aib o energie suficient de mare, acest lucru fiind posibil n cazl n care materialul de adaos are un coeficient de autodifuzie al materialului de baz.Grosimea straturilor depuse prin pulverizare termic nu trebuie s fie prea mare, deoarece presiunea normal format ar duce la creterea tensiunii superficiale i ar putea s se exfolieze datorit fisurilor i crestturilor aprute.2.2. Caracteristicile straturilor depuse prin pulverizare termic2.2.1.Caracteristici fizice ale straturilor pulverizate

Masa specificStraturile obinute dup pulverizarea termic nu sunt constituite din metale compacte, ci dintr-o aglomerare de particule de metal solidificat. ntre particulele solidificate dup impact pe suprafaa piesei rmn spaii libere, constituite din pori nchii, pori deschii sau interspaii ntre pori. Din cauza acestei poroziti, straturile rezultate dup pulverizarea metalelor au o mas specific mai mic dect a materialului de adaos iniial.Reducerea masei specifice depinde de o serie de factori printre care: natura materialului de adaos; distana de pulverizare; parametrii electrici n cazul pulverizrii cu arcul electric; presiunea aerului i diametrul duzei de aer.Masa specific a unui strat din metal pulverizat are urmtoarea dependen: diametrul duzei de aer crete cu presiunea aerului comprimat, sau cu unghiul de impact al conului de pulverizare; scade cu distana de la duza de aer la piesa de metalizat sau viteza de avans a srmelor.Aceasta deoarece n aceste cazuri stratul obinut este mai puin compact i procentul de pori este mai mare.PorozitateaPrin analogie cu materialele obinute prin procedeele metalurgiei pulberii, porozitatea pentru un strat din metal pulverizat se poate considera sub dou aspecte i anume: porozitatea gravimetric; porozitatea volumetric.Porozitatea straturilor de metale pulverizate prezint att avantaje ct i dezavantaje n comportarea suprafeelor metalizate.Dintre avantaje se pot meniona: la organele de maini recondiionate prin pulverizare termic, porii deschii i cei interconectai din stratul obinut, se umplu cu o cantitate de ulei care formeaz o rezerv de ungere n cazul unei ntreruperi intempestive a circuitului de ulei. Situaia e favorabil la fusuri de arbori, axe, cuzinei sau pistoane care din cauza porozitii, se comport pentru ctva timp ca piese autolubrifiante, ndeprtnd pentru o anumit durat riscul de gripare; la unele maini, cum este cazul n industria textil sau cea alimentar, se impune ca uleiul de ungere s nu vin n contact cu produsele fabricate de aceste maini. Acest rezultat nu se poate obine dect prin utilizarea de cuzinei poroi autolubrifiani.Dezavantajele ce rezult n urma porozitii sunt: scderea rezistenei la ntindere i a alungirii mecanice ale straturilor obinute prin pulverizare termic; protecia contra coroziunii a straturilor metalizate prin pulverizare termic este redus din cauza porozitii. Dezavantajul se remediaz prin impregnare sau colmatarea porilor cu diferite substane.2.2.2. Caracteristici termice ale straturilor pulverizate

Coeficientul de dilatare termicLa metalele compacte coeficientul de dilatare termic are o valoare stabil la o anumit temperatur sau interval de temperaturi. n cazul straturilor depuse prin pulverizare termic, valoarea coeficientului de dilatare termic variaz cu parametrii metalizrii i anume pentru un acelai metal crete cu greutatea specific a stratului.Coeficientul de dilatare termic prezint un interes deosebit n urmtoarele cazuri: la pulverizarea unor straturi de grosime mare, dac durata metalizrii este prea mare i nu se fac ntreruperi pentru rcirea piesei, se pot produce tensiuni termice importante i fisuri n stratul metalizat; la pulverizarea termic a suprafeelor concave de mic curbur sau a suprafeelor plane, n care caz valoarea coeficientului de dilatare termic condiioneaz aderena stratului. Aderena scade pe msur ce grosimea stratului i valoarea coeficientului de dilatare termic cresc.

Conductivitatea termicntruct un strat dintr-un metal depus prin pulverizare este mai puin compact dect acelai metal obinut prin turnare sau forjare, conductivitatea termic a acestuia este mai redus, datorit existenei porilor ntre particulele solidificate dup pulverizare.2.2.3. Caracteristici electrice ale straturilor pulverizate

RezistivitateaDin cauza porozitii, straturile din metale pulverizate au o rezistivitate electric mai mare dect metalele compacte din care provin.Un strat de zinc pulverizat are o rezistivitate de dou ori mai mare, iar unul de aluminiu de cinci ori mai mare dect a metalelor respective obinute prin turnare. Pentru aluminiul pulverizat creterea rezistivitii se explic prin faptul c pelicula de oxid de aluminiu care acoper stratul este slab conductoare electric.n cazul n care straturile sunt rectificate i lustruite, rezistivitatea electric scade cu pn la 20% din valoarea iniial.Proprietile magneticeStraturile obinute prin pulverizarea oelului sunt magnetice i permit s se obin magnei permaneni. Cnd stratul pulverizat nu depete grosimea de 0,15 mm, iar piesa metalizat depete lungimea de 8 10 cm, apar poli secundari care altereaz cmpul magnetic.2.2.4. Caracteristici chimice ale straturilor pulverizate

Compoziia chimicUn strat de metal pulverizat prezint, fa de metalul de adaos, variaii nu numai de structur, ci i de compoziie chimic. Astfel, de exemplu, un strat de oel pulverizat conine procente mai mici de carbon, siliciu sau mangan, dect metalul de adaos din care a provenit, scderea datorndu-se oxidrii unui procent din aceste elemente.Oxidarea particulelorFenomenul de oxidare a particulelor metalice are loc n timpul topirii i deplasrii acestora spre piesa de metalizat, precum i dup aglomerarea lor.Intensitatea fenomenului de oxidare depinde n principal de urmtorii factori: natura materialului de adaos; metoda de metalizare i tipul aparatului folosit; distana de la duz la piesa de metalizat; presiunea aerului comprimat; diametrul duzei;Cea mai pronunat oxidare se manifest n cazul metalizrii cu material de adaos sub form de pulbere. Aceasta rezult din urmtoarele motive: flacra este dispers i oxidant; distana mare care se recomand ntre duz i piesa de metalizat, de circa 150 200 mm, d o durat a deplasrii particulelor mai mare; pulberea metalic utilizat vine ea nsi cu un procent de oxid mai mare dect metalul de adaos sub form de srm.Se constat c n cazul pulberii procentul de oxid ajunge la o valoare de circa cinci ori mai mare dect n cazul metalizrii cu srm, ceea ce are repercusiuni defavorabile asupra calitilor mecanice ale straturilor obinute cu pulbere ca metal de adaos.Asupra procesului de formare a oxizilor n cazul metalizrii cu flacr i srm s-au emis o serie de teorii.Oxidarea se produce mai mult la suprafaa piesei dup depunerea particulelor din cauza turbulenei jetului de aer comprimat, care proiecteaz particulele.n cazul n care distana parcurs de particule este mic, atunci acestea se deplaseaz ntrun mediu nconjurat de gaze de ardere, oxidarea este redus.Dac distana se mrete, atunci micarea turbulent a jetului de aer produce un amestec al gazelor de ardere cu aerul, fapt care accentueaz oxidarea.Din cauza temperaturii ridicate i a mediului puternic oxidant, particulele metalice se acoper imediat dup pulverizare cu un strat de oxid, care se accentueaz n timpul deplasrii din cauza frecrii provocate de aer pe exteriorul particulelor.Oxidarea continu apoi dup depunerea particulelor, din cauza cantitii mari de aer care vine n contact cu stratul metalizat.Pentru reducerea oxidrii se recomand, cnd se realizeaz straturi groase, aceeai precauie ca i pentru reducerea tensiunilor i anume pulverizarea intermitent, cu mici perioade de oprire i rcire a straturilor.Incluziunile de oxizi sunt duntoare unei bune protecii a straturilor metalizate prin pulverizare termic contra coroziunii, dar n cazul recondiionrii organelor de maini uzate, prezena oxizilor favorizeaz prelucrrile ulterioare ale straturilor.

2.3. Comportarea straturilor din metale pulverizate la eforturi2.3.1. Caracteristici la traciune

Supunnd la traciune un eantion obinut prin pulverizarea unui metal, ruperea nu se va produce n seciunile particulelor, ci dup conturul acestora.Din acest motiv rezistena la traciune a straturilor obinute prin pulverizare termic este mai mic dect n cazul aceluiai metal compact.Aceast rezisten depinde de o serie de factori, cum ar fi: natura materialului de adaos; metoda de pulverizare; tipul aparatului de metalizare; porozitatea; presiunea i debitul aerului comprimat; distana de metalizare; procentul de oxizi; metoda de pregtire a suprafeei nainte de metalizare.La unele metale sau aliaje, cum este cazul cuprului, oelului sau alamei, diferena ntre rezistena la rupere prin traciune a metalului compact i aceea a stratului pulverizat este destul de important, pe cnd la alte metale, de exemplu plumbul sau zincul, diferena este mai mic.2.3.2. Rezistena la compresiune

Straturile de metale pulverizate rezist bine la compresiune, calitate important pentru comportarea organelor de maini recondiionate prin pulverizare termic.Rezistena la compresiune depinde de: distana de pulverizare; presiunea aerului comprimat; diametrul duzei de aer.Astfel, rezistena la compresiune scade o dat cu creterea distanei de pulverizare, i este direct proporional cu presiunea aerului comprimat i diametrul duzei de aer.

2.3.3. Duritatea

Straturile din metale pulverizate sunt caracterizate prin duritate mare. O cauz a creterii duritii este ecruisarea stratului, provocat de loviturile succesive ale particulelor n punctele de impact. De asemenea, prin efectul jetului de aer comprimat se pot forma constitueni de clire, ceea ce conduce la creterea duritii. n cazul folosirii materialului de adaos sub form de pulbere, duritatea poate s creasc i datorit mririi procentului de oxizi.Urmtorii factori determin o cretere a duritii: grosimea stratului metalizat; presiunea aerului comprimat; presiunea oxigenului i gazului combustibil la aparatele de pulverizat cu flacra de gaze; viteza de avans a srmelor n cazul metalizrii cu srm.Scderea duritii este provocat de: porozitatea stratului; temperatura stratului dup terminarea metalizrii, n cazul cnd depete 200C; distana de pulverizare.2.3.4. Rezistena la oboseal

O chestiune important n domeniul metalizrii prin pulverizare termic pentru recondiionarea organelor de maini uzate, este influena stratului metalizat asupra rezistenei la oboseal a acestor organe.Literatura tehnic d n general urmtoarele indicaii: tratamentele mecanice de suprafa, cum este de exemplu ciocnirea cu alice sau rularea cu role, unele tratamente termice, de exemplu clirea, sau termochimice, ca nitrurarea sau cementarea, mresc rezistena la oboseal a pieselor tratate; unele straturi metalice de acoperire, cum sunt cele obinute prin cromare sau nichelare, care mresc rezistena la coroziune a pieselor de baz au un efect defavorabil asupra rezistenei la oboseal a acestora; eforturile la compresiune mresc rezistena la oboseal.

ContentsIntroducere1CAPITOLUL I2Pulverizarea termic21.1. Generaliti2331.2. Metode de depunere prin pulverizare termic41.2.1. Pulverizarea termic cu flacr41.2.2. Pulverizarea prin detonaie81.2.3. Pulverizarea termic prin arc electric (Arc Spraying)81.2.4. Pulverizarea cu ajutorul curenilor de inducie91.2.5. Pulverizarea termica cu jet de plasm101.2.6. Pulverizarea cu laser11CAPITOLUL II12Studiu asupra tehnologiilor de realizare a straturilor subiri121.1 Principiul de formare a straturilor prin pulverizare termic122.2. Caracteristicile straturilor depuse prin pulverizare termic132.2.1.Caracteristici fizice ale straturilor pulverizate132.2.2. Caracteristici termice ale straturilor pulverizate142.2.3. Caracteristici electrice ale straturilor pulverizate152.2.4. Caracteristici chimice ale straturilor pulverizate152.3. Comportarea straturilor din metale pulverizate la eforturi172.3.1. Caracteristici la traciune172.3.2. Rezistena la compresiune172.3.3. Duritatea182.3.4. Rezistena la oboseal18

19