Xem Video ở cuối bài hoặc tại đây do Bảo dưỡng cơ khí thực hiện.
Công nghệ phun phủ kim loại và ứng dụng tại Việt nam
Phun
phủ kim loại đã được một kỹ sư người Thụy Sỹ tên là Max Ulrich Schoop
phát minh ra từ những năm đầu của thế kỷ 20. Nguyên lý của phương pháp
công nghệ này là dùng nguồn nhiệt (hồ quang, khí cháy, plasma) làm nóng
chảy kim loại.
Sau đó, kim loại lỏng được dòng không
khí nén thổi mạnh làm phân tán thành các hạt sương mù rất nhỏ, bắn lên
bề mặt vật đã được chuẩn bị sẵn (làm sạch, tạo nhám) tạo ra một lớp kim
loại phủ có độ dày theo yêu cầu, trong đó các hạt kim loại đè lên nhau
theo từng lớp. Lúc đầu, phun phủ kim loại chỉ dùng cho mục đích trang
trí, đến chiến tranh thế giới lần thứ hai, công nghệ này bắt đầu được sử
dụng với quy mô rộng.
Công nghệ phun phủ kim loại dần
dần được sử dụng ở hầu khắp các nước châu Âu và càng ngày càng tỏ ra có
nhiều tính ưu việt. Lịch sử phát triển của công nghệ phun phủ được sơ đồ
hóa như hình bên dưới.
Càng
ngày công nghệ xử lý bề mặt càng được quan tâm do nó có ý nghĩa quan
trọng và quyết định nhiều đến tính chất của vật liệu. Một trong những
giải pháp đó là tạo ra một lớp bề mặt có khả năng đáp ứng các điều kiện
làm việc như: chịu mài mòn, chống ăn mòn, chịu nhiệt...
Có thể kể đến các phương pháp xử lý bề mặt như sau:
- Nhiệt luyện.
- Hoá Nhiệt luyện.
- Tạo các lớp phủ lên bề mặt: mạ, nhúng, công nghệ CVD, PVD, phun phủ…
Trong đó, phương pháp phun phủ ngày càng được phát
triển và mở rộng về quy mô, cải thiện về chất lượng, thể hiện tính ưu
việt so với các phương pháp tạo lớp phủ khác. Nó đã trở thành một lĩnh
vực chuyên môn riêng, thu hút sự quan tâm của nhiều nhà khoa học.
Hiện
nay, với sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật và công nghệ, người ta
đã nghiên cứu chế tạo và đưa vào ứng dụng nhiều loại đầu phun khác nhau
phục vụ cho các phương pháp phun phủ: đầu phun dùng nhiên liệu khí cháy
(dây, bột), đầu phun hồ quang điện (loại hai dây, ba dây…), đầu phun
plasma (dây, bột), đầu phun bằng dòng cao tần, đầu phun bằng kích nổ....
Đặc
biệt đã có những cải tiến đáng kể trong năng suất phun như phát triển
các thiết bị và dây chuyền phun tự động với độ ổn định và chất lượng
ngày càng cao. Về công nghệ cũng đã giải quyết thành công các chế độ
công nghệ phun cho các vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao (vật liệu gốm,
các loại cacbid, các loại oxit kim loại...). Phun phủ có thể phủ được
các kim loại nguyên chất, các hợp kim lên bề mặt kim loại, hợp kim hay
bề mặt vật khác như gỗ, vải, giấy, sứ….
Bằng phun phủ
người ta có thể tạo ra lớp chịu nhiệt, lớp dẫn điện trên vật liệu không
dẫn điện; tạo ra lớp chống ăn mòn cho các kết cấu thép (cầu, cảng, ống
dẫn, tầu thuyền…) làm việc trong môi trường oxi hóa hay môi trường ăn
mòn điện hoá; phủ các lớp kim loại màu (kim loại quý hiếm) lên trên bề
mặt của những kim loại khác nhằm mục đích tiết kiệm kim loại quý và tăng
giá trị thẩm mỹ trong trang trí.
Xem thêm:
Đối với các chi tiết
làm việc trong môi trường chịu mài mòn, tuỳ theo điều kiện làm việc cụ
thể người ta có thể phủ lên bề mặt các lớp có khả năng chống mài mòn như
thép không gỉ, đồng thau, nhôm, hợp kim của niken… với các chiều dày
theo yêu cầu. Phun phủ rất thích hợp và tỏ ra ưu việt trong việc sửa
chữa và phục hồi các chi tiết (sửa chữa các khuyết tật của vật đúc, sửa
chữa các chi tiết bị mòn như trục khuỷu, xy lanh, chốt…).
Sự
phát triển của phun phủ lên bề mặt ngày nay đã mở rộng cho nhiều lĩnh
vực khác nhau áp dụng: khí động học, hạt nhân, trong cơ khí để tạo lớp
phủ chịu mài mòn, chống ăn mòn, tạo các lớp phủ trong ngành điện, lớp
cách nhiệt.... Đặc biệt, trong những năm qua công nghệ phun phủ plasma
đạt được sự tiến bộ vượt bậc nhờ ứng dụng những thành tựu về đo lường
các dòng hạt bằng laser.
Phương pháp này có thể phun
các vật liệu có nhiệt độ nóng chảy cao như vonfram, môlípđen, crôm….
Phương pháp này rất có ý nghĩa trong việc phủ các lớp trong ngành kỹ
thuật tên lửa, ngành kỹ thuật điện (phủ vật liệu không dẫn điện) và
trong gia công các chi tiết chịu nhiệt độ cao.
Phạm vi ứng dụng của phương pháp phun phủ có thể được phân loại như sau:
+ Phun phủ phục hồi.
+ Công nghệ gia công mới.
+ Phun các lớp phủ đặc biệt có giá thành vật liệu cao: chịu mài mòn, chống ăn mòn, chịu nhiệt…
+
Phun các lớp phủ (lớp phủ dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, lớp phủ từ tính…)
lên các chi tiết mà vật liệu cơ bản không có các đặc tính này.
+ Sửa chữa khuyết tật của vật đúc.
+ Sửa chữa các khuyết tật xuất hiện khi gia công cơ.
+ Tạo lớp trang trí.
Trong
đó, mục đích phun phủ phục hồi các chi tiết máy bị mài mòn và bảo vệ
chống ăn mòn các kết cấu thép là được ứng dụng nhiều hơn cả.
Bên cạnh những ưu điểm thì phương pháp phun phủ vẫn còn một số nhược điểm cần khắc phục:
+ Mối liên kết giữa lớp phủ và nền còn thấp.
+ Tổn thất vật liệu phun nhiều.
+ Ảnh hưởng đến sức bền của chi tiết (giảm giới hạn mỏi của chi tiết).
+ Bề mặt phun luôn yêu cầu phải làm sạch và tạo độ nhấp nhô.
+ Đòi hỏi trình độ tay nghề công nhân kỹ thuật cao, điều kiện làm việc nặng nhọc, độc hại.
Nếu dựa theo nguồn nhiệt sử dụng để phun thì phun phủ được chia làm 2 công nghệ chính như sau:
+ Nguồn điện: hồ quang điện, plasma.
+ Nguồn hóa: ngọn lửa khí cháy, HVOF...
Nếu
chia theo loại vật liệu phun thì có hai loại: vật liệu phun dạng dây,
vật liệu phun dạng bột. Ngoài kim loại còn có thể phun các vật liệu phi
kim loại (gốm, carbid…).
Hiện nay, phun phủ đang được
phát triển mạnh ở các nước tiên tiến như: Anh, Pháp, Đức, Mỹ, Nhật, Nga,
Thụy Điển… với các dây chuyền công suất cao, có thể lên tới khoảng một
tấn vật liệu phun trong một ngày.
Tại các nước có công
nghệ khoa học phát triển đều thành lập các viện, trung tâm hay hiệp hội
để nghiên cứu và ứng dụng công nghệ phun phủ: Hiệp hội phun phủ nhiệt
Nhật Bản - JTSS, Hiệp hội phun phủ nhiệt Mỹ - ATSS, viện Công nghệ
Bombay (Ấn Độ), viện Khoa học vật liệu quốc gia Tsukuba, Ibaraki (Nhật
Bản)... hàng năm đều có các cuộc hội thảo báo cáo quốc tế về lĩnh vực
này. Các hiệp hội đều có các tạp chí riêng và xây dựng tiêu chuẩn cho
lĩnh vực này.
Trong những năm gần đây, song song với
việc phát triển khoa học công nghệ và các ngành kỹ thuật, công nghiệp
thì việc đòi hỏi nâng cao chất lượng sản phẩm và kéo dài tuổi thọ của
các kết cấu chi tiết là không thể thiếu. Phun phủ là một phương pháp bắt
đầu được nhiều ngành và các công ty ở Việt Nam quan tâm đến.
Nhận xét
Đăng nhận xét
Các bạn có câu hỏi gì, cứ mạnh dạn trao đổi nhé, baoduongcokhi sẵn sàng giải đáp trong khả năng của mình.