Матеріали для напилення, які неможливо або дуже трудомістко ви­готовити у вигляді дроту, використовуються у вигляді порошку.

Основна перевага використання для напилення порошкових мате­ріалів - це проста технологія отримання порошку з металів, сплавів, хі­мічних сполук, з яких неможливо отримати дрот або пруток звичайними методами завдяки їх високій твердості або крихкості.

До недоліків використання порошкових матеріалів відноситься складність забезпечення рівномірності витрат матеріалу, що напи­люється, обумовлене його гранулометричним складом, формою часток та іншими властивостями. Частки порошку повинні мати сферичну фор­му та володіти доброю сипучістю.

Розмір часток порошку, що напилюється, та його гранулометричний склад дуже впливає на процес напилення та властивості покриття. Для напилення, здебільшого, використовують порошки з розміром часток в межах 40...100 мкм.

Порошковий матеріал використовують при газополуменевому, плаз­мовому та детонаційному напиленні. Розміри часток порошку виби­рають у залежності від характеристик джерела теплової енергії, тепло­фізичних властивостей матеріалу, що напилюється: температури плав­лення, питомої тепломісткості, щільності та інших параметрів.

У практиці напилення використовують як однорідні порошки різних матеріалів, так і гетерогенні складні структури, композиційні матеріали, а також механічні суміші цих матеріалів.

Однокомпонентні порошки являють собою частинки, які склада­ються з одного елемента (алюмінію, титану, молібдену та ін.) або сплави з різних елементів. Наприклад, Fe-C; Ni-A! W-C; Ni-Cr, Ni-Cr - B-Si та ін. Структура частинок може бути як гомогенною, так і гетерогенною. Однокомпонентні порошки одержують розпиленням розплавів або відновленням. їх перевага полягає в одержанні покриттів з однорідним хімічним складом і структурою.

У порошкових матеріалах для напилення у середньому прихо­диться на долю металів - 6%; сплавів - 32%; оксидів - 10%; тугоплав­ких з'єднань і твердих сплавів - 6%; композиційних порошків - 19%; механічних сумішей - 27%.

В останній час все більше розповсюдження отримують композиційні порошкові матеріали.

Композиційний матеріал визначається наступними критеріями:

- композиція повинна складатися не менше як з двох хімічно різно­рідних матеріалів з чіткою межою розподілення між ними;

- компоненти композиції утворюють її своїм об’ємним сполученням;

— композиція повинна мати властивості, які з’являються лише як наслідок взаємодії компонентів.

Порошок для напилення з гетерогенною структурою може бути виз­начений як порошок складного (гранульованого) вмісту, кожна грануло­метрична частинка якого складається з мікрооб’ємів декількох компо­нентів, які відрізняються за хімічним складом і однакові за якісним складом всім іншим.

По будові часток гетерогенні порошки можуть бути (рис. 2.1) плако­вані та конгломеровані. Конгломеровані можуть бути гомодисперсні, гетеродисперсні та змішаного типу.

Рис. 2.1. Основні різновиди будови композиційних порошків: а - плаковані; 6 - гетеродисперсні конгломеровані; в - гомодисперсні конгломеровані; г - змішаного типу

А

Б

В

г

При газотермічному напиленні композиційними порошками забез­печується:

- отримання гетерогенних дрібнодисперсних структур із рівномір­ним розподілом компонентів (Co-WC-TiC; Ni-Ni3AI-AI; Ni-AI^Og та ін.);

- протікання екзотермічних реакцій між компонентами порошку (Ni-АІ; Ni-Ті; Со-АІ; Ni-Cr-АІ та ін.);

- захист матеріалу ядра частинки, яка напилюється, плакуванням від взаємодії з газовою фазою або розкладу при напиленні (Co-WC); (Ni-TiC);

- рівномірне розподілення компонентів у об'ємі покриття, напри­клад типу керметів (Ni-AIO);

- формування покриття за участю матеріалу, який самостійно не може створити покриття при газотермічному напиленні (М-графіт);

- покращання умов формування покриття за рахунок збільшення щільності часток, введення компонентів з високою ентальпією.

Композиційні порошки поділяються на дві групи; екзотермічно реа­гуючі та термонейтральні. У першому випадку отримання покриття поєд­нано з синтезом нових сполук, і його склад суттєво відрізняється від вихідного складу часток.

У порошках, які реагують екзотермічно, розрізняють наступні типи композицій: металоїдні Ni-A! Ni-Ti Со-А! Co-Si', Mo-Ni та ін.; металооксидні А! - NiO ; АІ - FeO ; Сг - СиО ; Ті - NiO та ін.; мета­лоїдні AI-WQ Ті - SiC; Ti-Bfi Ti-Si3N4 та ін. Найбільш значні теплові ефекти спостерігаються в метапооксидних композиціях.

У термонейтральних порошках розрізняють композиції:

- метал (сплав) - тугоплавка металоїдна сполука: Cr-WC (Ni-Cr)-WC ; (Ni-Cr-B-Si)-WC та ін.;

- метал (сплав) - металоїдна сполука: (Ni-Cr)-NiAl та ін.;

- метал (сплав) - тверде мастило: AI-BN; М, графіт; Mo-Mo-S та ін.;

- метал (сплав) - оксид Ni-Al^03 Cu-ZrQ та ін.;

- оксид - оксид: SiQ - Сгу03; 77Q - АШ3 та ін.

У термонейтральних композиційних порошках екзотермічна реакція не протікає або її тепловий ефект незначний.

Відомості про деякі основані типи гетерогенних порошків наведені у таблиці 2.2.

Поряд з наведеними у таблиці гранульованими та композиційними порошками випускаються також порошки таких металів як нікель, мідь, цинк, алюміній та інші, які використовують у чистому вигляді при різних способах нанесення функціонального покриття або як з’єднальний до - дадок до оксидів, карбідів та інших неметалічних сполук.

Специфічні властивості мають керамічні порошкові матеріали такі як оксиди металів, бориди, нітриди, силікати та карбіди. Це тугоплавкі з’єднання з температурою плавлення до 3273К. З керамічних матеріалів для напилення найбільшого поширення знайшли оксиди та карбіди.

Так, для напилення зносостійких покриттів часто використовують рутил, оксид хрому, оксид алюмінію для напилення вузлів сухого тертя; карбіди титану, вольфраму, хрому для захисту робочих поверхонь від абразивного та газоабразивного спрацьовування, корозії й ерозії при підвищених температурах.

Тип сплаву	Марка порошку	Завод виготов­ лення	Твердість покриття lRl	Галузь використання
Самофлюсуючі сплави на нікі- левіи ОСНОВІ, леговані бором і кремнієм типу Cr-Ni-B-Si	ПР-Н77Х15СЗР2	Тулачермет	33—45	Зміцнення деталей, що піддаються аб­разивному та коро - зіє-абразивному спрацьовуванню; при терті твердими поверхнями в коро­зійному середовищі, при сухому терті, при терті нитками,
ПН-70Х17С4Р4	55-60
ПГ-АН4	ІЕЗ	35-45
ПР-Н67Х18С5Р5	Тулачермет	60-62
ПГ-АН5	ІЕЗ	45-55
ПГ-АН6	54-65
ПГ-12Н-01	тзнтс	35-45
ПГ-12Н-02	45-54
ПГ-10Н-01	55-62
	20-24
ПГ-19Н-01	28—42	стрічками, в умовах фретінг-корозії тощо
Бронза БрАЖ 10-4, БрОФ 8-0,3, БрА 10	ПТ-19М01	тзнтс	HRB 65-72	Антифрикційне по­криття вузлів тертя
ПГ-АН10	ІЕЗ	-
ПГ - АН 12	-
Композиційні плаковані тер - мореагуючі порошки	ПТ-НА-01	тзнтс	38-42	Нанесення підшару 3 високою міцністю зчеплення 3 осно­вою, нанесення зно­состійких шарів стійких при терті, фретінг-корозії, оки­слювальному газо­вому середовищі, жаростійкі покриття
ПН70Ю30	Тулачермет	35-42
ПН85Ю15	20-22
ПН55Т45	50-55

Таблиця 2.2

Поширені типи порошків для газотермічного напилення і галузі їх застосування

Для забезпечення більш високих міцносних та пластичних власти­востей покриття з оксидів та карбідів в якості єднальної добавки в них часто використовують порошки нікелю або ніхрому.

Покриття з оксидів та карбідів наносять плазмовим або детонацій­ним способом.

Для нанесення покриття з високою корозійною стійкістю у агресив­них середовищах, зокрема у морській воді, лугах та кислотах викорис­товують полімерні та металополімерні покриття.

Для напилення використовують порошкові полімерні матеріали. Напилювати можна як термопластичні, так і термореактивні пластмаси.

До термопластичних пластмас відносяться такі матеріали як полі­етилен, нейлон, тіокол, полюінілбутираль, фторопласти та інші, які при нагріванні стають пластичними. Серед цих матеріалів найбільше розпо­всюдження отримав поліетилен, Високомолекулярні лінійні полімери - фторопласт-4 (політетрафторетилен), поліетилен належать до матері­алів з природними антифрикційними властивостями. Взаємодія між мо­лекулами полімерів здійснюється слабкими ван-дер-ваальсовими си­лами. Це, поряд з високою “гладкістю" екранованих вуглецевих ланцюжків, визначає природні антифрикційні властивості фторопласту і надвисокомолекулярного поліетилену.

Для виготовлення термореактивних пластмас використовують епок­сидні смоли. При твердінні, внаслідок повної реакції полімеризації смо­ли, утворюється пластмаса, властивості якої визначаються власти­востями смоли. Як отверджувач використовують безводну фталеву кислоту, аміни та інші речовини.

При напиленні частіше за все використовують добре перемішану суміш порошив отверджувача та смоли. Для повної полімеризації по­криття після напилення витримують на протязі ЗО хвилин при темпера­турі 130-170 °С.

У таблиці 2.3 наведені деякі полімери, які рекомендуються для га - зополуменевого нанесення покриття.

Металополімерні газотермічні покриття порівняно з полімерними та металічними покриттями мають кращі експлуатаційні характеристики за рахунок комбінації позитивних властивостей полімерів та металів.

Так, додавання у полімерну матрицю наповнювача - порошку ПГ - НЗ у кількості 6...30% підвищує триботехнічні властивості газотермічних металополімерних покриттів за рахунок збільшення їх абразивної стій­кості, теплопровідності та стійкості від збільшення навантаження.

Додавання у полімерну матрицю та епоксидну смолу ЭП-49Д/2 по­рошку сплаву Fe-Ni-B та алюмінію у об’ємній кількості 5... 10% веде до збільшення зносостійкості газотермічного покриття в умовах газоабра­зивного спрацьовування у 1,2-1,3 рази порівняно з незаповненим полі­мерним покриттям за рахунок підвищення твердості покриття від введення твердих металічних часток та високих демпфуючих властиво­стей полімерної матриці.

Поширені полімери, що використовуються при газополуменевому нанесенні покриття

Матеріал	Температура, °С	Галузі використання
розм’як­ шення	розті­ кання	експлуа­ тації
Поліетилен	110-120	190-200	від -20° до +50°	Захист від корозії у роз­чинах кислот, лугів, елек­троізоляційні, вакуумно - щільні покриття
Поліетилен 50% Полістирол 35% ґ рафіт 15%	-	-	від-10° до +50°	Захист хімічного облад­нання від вологих газів
Поліетилен 60% Полістирол 30% Сурік залізний 10%	-	-	від-10е до +50°	Захист хімічної апаратури від сухих газів
Полівініл-бутіраль	160-170	200	від -50° до +50°	Захист від корозії у слаб­ких розчинах кислот та лугів. Захисно-декоратив­ні та електроізоляційні покриття
Поліамідні смоли	190-240	200-250	до 90-120и	Захист від кавітації
Бітумний сплав В-1 Алюмінієва пудра 10%	125-140	-	-	Захист від атмосферної корозії, гідроізоляція
Епоксидні смоли	-	-	-	Хімічно-стійкі покриття
Поліамід П-68	-	250	-	Зносостійкі антифрикційні покриття