थर्मल स्प्रे घर्षण प्रतिरोधक कोटिंग तंत्रज्ञानाचा संशोधन स्थिती

1. धातू कोटिंग्जचा वर्तमान संशोधन स्थिती

थर्मल स्प्रे मेटल कोटिंग्ज़ हे सर्वात लवकर अभ्यासलेले आणि लागू केलेले घर्षण-प्रतिरोधक कोटिंग्ज़ आहेत. सामान्यतः वापरले जाणारे साहित्य म्हणजे धातू (मो, नि), कार्बन स्टील, कमी-आलॉय स्टील, स्टेनलेस स्टील, आणि नि-क्र आलॉय सिरीज कोटिंग्ज़. तंत्रज्ञान जसे की ज्वाला स्प्रेइंग, आर्क स्प्रेइंग, प्लाझ्मा स्प्रेइंग, एचव्हीओएफ (हाय-व्हेलॉसिटी ऑक्सिजन फ्यूल), आणि डिटोनेशन स्प्रेइंग सामान्यतः वापरले जातात. या कोटिंग्ज़मध्ये सब्सट्रेटसह उच्च बंधन शक्ती असते, उत्कृष्ट घर्षण आणि गंज प्रतिरोधकता असते, ज्यामुळे ते घासलेले भाग दुरुस्त करण्यासाठी आणि मोठ्या आकाराच्या घटकांचे मशीनिंग करण्यासाठी योग्य बनतात.

अल्युमिनियम-आधारित मिश्रधातूंना पिस्टन रिंग, समन्वयक रिंग आणि सिलिंडरवर कोटिंग करण्यासाठी प्लाझ्मा स्प्रेइंग तंत्रज्ञान वापरताना, कोटिंग्स चांगली घर्षण प्रतिरोधकता, उच्च बंधन शक्ती आणि उत्कृष्ट अँटी-ऍडहेसिव्ह घर्षण गुणधर्म दर्शवतात.

2. सिरेमिक कोटिंग्जचा वर्तमान संशोधन स्थिती

थर्मल स्प्रे सिरेमिक पावडरमध्ये ऑक्साइड, कार्बाइड, बोराइड, नायट्राइड, आणि सिलिसाइड यांचा समावेश आहे, जे धातू आणि नॉन-मेटलिक घटकांनी बनलेले क्रिस्टलीय किंवा अमॉर्फस यौगिक आहेत. सिरेमिक कोटिंग्ज त्यांच्या उच्च वितळण्याच्या तापमान, उच्च कठोरता, आणि उत्कृष्ट घर्षण प्रतिरोध, गंज प्रतिरोध, आणि उच्च तापमान स्थिरतेसाठी ओळखले जातात. तथापि, सिरेमिक कोटिंग्ज स्प्रे करण्याची प्रक्रिया जटिल आणि महाग आहे, आणि कोटिंग्ज पृष्ठभागावर क्रॅक होण्यास प्रवण असतात आणि धातूच्या कोटिंग्जच्या तुलनेत कमी थर्मल थकवा प्रतिरोध असतो. याव्यतिरिक्त, सिरेमिक कोटिंग्जमध्ये कमी टफनेस असतो आणि महत्त्वपूर्ण प्रभाव लोड्स समाविष्ट असलेल्या अनुप्रयोगांसाठी अनुपयुक्त असतात. सामान्यतः वापरले जाणारे सिरेमिक कोटिंग्जमध्ये Al2O3, TiO2, Cr2O3, ZrO2, WC, TiC, Cr3C2, आणि TiB2 यांचा समावेश आहे, जे सामान्यतः प्लाझ्मा स्प्रेइंग, ज्वाला स्प्रेइंग, HVOF, आणि डिटोनेशन स्प्रेइंग तंत्रांचा वापर करून तयार केले जातात.

रेन जिंग्री इत्यादींनी प्लाझ्मा-स्प्रे केलेल्या Al2O3-40%TiO2 आणि Cr2O3 सिरेमिक पावडर कोटिंग्जच्या स्लाइडिंग घर्षण आणि घासण्याच्या वैशिष्ट्यांचा अभ्यास केला. त्यांनी आढळले की Cr2O3 कोटिंग्ज Al2O3-40%TiO2 कोटिंग्जच्या तुलनेत अधिक घासण्याचा प्रतिकार दर्शवतात. Cr2O3 कोटिंग्जचा घासण्याचा यांत्रिक क्रिया मुख्यतः घर्षण घासण्याचा आहे, उच्च लोड अंतर्गत भंगुर तुटण्याच्या वैशिष्ट्यांसह. याउलट, Al2O3-40%TiO2 कोटिंग्जचा घासण्याचा यांत्रिक क्रिया मुख्यतः प्लास्टिक विकृती आणि विभाजन आहे. चेन चुआनझोंग इत्यादींनी Al2O3-TiO2-NiCrAlY समाकलित सिरेमिक कोटिंग्जचा अभ्यास केला, ज्यामध्ये त्यांनी लक्षात घेतले की TiO2 आणि Al2O3 यांचे वितळणे एक निश्चित प्रमाणात परस्पर विरघळणारे बनवते, कोटिंगची छिद्रता कमी करते आणि त्याची ताकद, लवचिकता, आणि घासण्याचा प्रतिकार आणखी वाढवते.

इतर अभ्यासांनी प्लाझ्मा-फुंकलेल्या बहुस्तरीय धातू आणि सिरेमिक कोटिंग्जच्या स्लाइडिंग घर्षण आणि घासण्याच्या गुणधर्मांचा अभ्यास केला आहे. फुंकण्याची अनुक्रमणिका म्हणजे आधी सब्स्ट्रेटवर NiCr बंधन कोट लागू करणे, त्यानंतर NiCr-Cr2O3 च्या विविध प्रमाणांसह संक्रमण स्तर, आणि शेवटी 100% Cr2O3 पृष्ठभाग स्तर. संक्रमण स्तरात धातू आणि सिरेमिकचा योग्य प्रमाण घासण्याच्या प्रतिकारात सुधारणा करू शकतो, हे आढळले. मुख्य घासण्याचे यांत्रिक क्रियाकलापांमध्ये भंगुर भंग, घर्षण घासणे, चिकटणे, आणि ऑक्सिडेटिव्ह घासणे यांचा समावेश आहे.

3. धातू-सिरेमिक कोटिंग्जचा वर्तमान संशोधन स्थिती

धातू आणि सिरेमिक प्रत्येकाचे अद्वितीय फायदे आणि विशिष्ट कार्यक्षमता कमकुवतपणा आहेत. दोन्ही सामग्रींच्या फायदेशीर गुणधर्मांचे संयोजन करणे हे सामग्री विज्ञान आणि अभियांत्रणामध्ये एक दीर्घकालीन संशोधन दिशा आहे. धातू-सिरेमिक मिश्रण कोटिंग तंत्रज्ञान, जे प्लास्टिक मॅट्रिक्समध्ये योग्य आकार आणि आकाराच्या सिरेमिक कणांचे समान वितरण समाविष्ट करते, यशस्वीरित्या धातूंची ताकद आणि कठोरता सिरेमिकच्या उच्च तापमान प्रतिरोध, घर्षण प्रतिरोध, आणि गंज प्रतिरोधासह एकत्र करते. हे धातू आणि सिरेमिक सामग्रींच्या अनुप्रयोग श्रेणीला महत्त्वपूर्णपणे विस्तृत करते, ज्यामध्ये एरोस्पेस, रासायनिक, यांत्रिक, आणि पॉवर उद्योगांमध्ये यशस्वी अनुप्रयोग आहेत. उद्योगात सर्वाधिक वापरले जाणारे धातू-सिरेमिक कोटिंग्ज Cr3C2-NiCr आणि WC-Co आहेत, जे सामान्यतः HVOF, प्लाझ्मा, आणि डिटोनेशन स्प्रेइंग तंत्रांचा वापर करून तयार केले जातात.

Cr3C2-NiCr धातू-सिरेमिक कोटिंग्ज एक रिफ्रॅक्टरी क्रोमियम कार्बाइड हार्ड फेज आणि एक डक्टाइल निकेल-क्रोमियम मिश्रधातू फेज यांचा समावेश करतात.

WC-आधारित धातू-सिरेमिक कोटिंग्ज सामान्यतः 450°C च्या खाली घर्षण आणि घर्षण धारणांच्या परिस्थितीत वापरली जातात. झू झियांगयांग इत्यादींनी प्लाझ्मा-फुंकलेल्या WC/18Co कोटिंग्जच्या घर्षण घासण्याच्या यांत्रिकीचा अभ्यास केला. परिणामांनी दर्शविले की घर्षण घासण्याच्या प्रारंभिक टप्प्यात चिकटण्याचे घासणे प्रामुख्याने असते, कोटिंगची उच्च कठोरता आणि मजबूत अँटी-चिकटण्याच्या गुणधर्मांमुळे कमी घासणे होते. स्थिर टप्प्यात, थकवा विभाजन आणि भंगुर क्रॅकिंग स्पॉलिंग मुख्य घासण्याचे यांत्रिकी बनतात, कोटिंगची भंगुरता आणि कमी आंतर-कण बंधन शक्तीमुळे घासणे वाढते. कोटिंगमधील ऑक्साइड समावेश हे अपर्याप्त घर्षण घासण्याच्या प्रतिकाराचे मुख्य कारण आहे.

4. अमॉर्फस कोटिंग्जचा वर्तमान संशोधन स्थिती

अमोर्फस सामग्री दीर्घ-श्रेणीच्या गोंधळाने आणि लघु-श्रेणीच्या आदेशाने वर्णन केली जाते.

शियांग झिंगहुआ इत्यादींनी प्लाझ्मा स्प्रेइंगचा वापर करून Fe-आधारित अमोर्फस मिश्रधातू कोटिंग्ज तयार केल्या (ज्यात Si, B, Cr, Ni इत्यादींचा समावेश आहे). कोटिंग्जमध्ये एकसारखी सूक्ष्मसंरचना, उच्च घनता, कमी छिद्रता, किमान ऑक्साइड सामग्री, आणि उच्च कठोरता होती, ज्यामध्ये सूक्ष्मकठोरता 530 ते 790 HV0.1 दरम्यान होती. कोटिंग्जने सब्सट्रेटसह चांगली बंधन देखील दर्शविली.

इतर अभ्यासांनी डिटोनेशन-स्प्रे केलेल्या Fe-Cr-B मिश्रधातू कोटिंग्जच्या सूक्ष्मसंरचना आणि घर्षण प्रतिरोधाचा अभ्यास केला. परिणामांनी दर्शविले की कोटिंग्जमध्ये उत्कृष्ट घर्षण आणि गंज प्रतिरोध आहे. स्लाइडिंग घर्षणादरम्यान, गतिशीलपणे तयार झालेल्या अमोर्फस पृष्ठभागाच्या चित्रपटाने घर्षण प्रतिरोध लक्षणीयपणे सुधारला आणि घर्षण गुणांक कमी केला.

सारांशात, धातू, सिरेमिक, धातू-सिरेमिक, आणि अमॉर्फस घर्षण-प्रतिरोधक कोटिंग्ज लागू करण्यासाठी HVOF, प्लाझ्मा स्प्रेइंग, आर्क स्प्रेइंग, आणि डिटोनेशन स्प्रेइंगचा वापर उपसाधन सामग्रींच्या घर्षण प्रतिरोधकतेला प्रभावीपणे वाढवू शकतो.