大きな表面へのガスダイナミックスプレー。 金属のコールド ガス ダイナミック スプレー装置

ガスダイナミックスプレーのプロセスは、ガス粉末混合物が外面基板と衝突する瞬間に、金属、ガラス、セラミック、またはコンクリート製品に金属粒子を固定することです。 これは、加速された金属粒子の温度が溶融温度を超えない間に、超音速粒子加速用のノズル内でこれらの粒子が予備的に加速されるために発生します。 コールドガスダイナミックスプレー法によって製品に堆積された金属層は、ベース表面への高品質の接着によって際立っており、機械的損傷に耐性があります。

現象発見の経緯と経験的に発見された事実

基板表面に金属コーティングを形成するために、通常の標準的な堆積技術を使用する場合のように、金属粒子を溶融状態または溶融状態に近づける必要がないという事実は、最終的に発見されました。ロシアの科学者による20世紀。 ロシア科学アカデミーの研究者によって実施された多くの実験の結果は、固体金属粒子をその融点よりもはるかに低い温度に加熱することによっても表面堆積が得られることを示しています。

さらに、実験中に次の重要な事実が記録されました。

• 接着の質が依存するコールドガスダイナミックスプレー技術の主なパラメータは、ガス粉末混合物の加速速度です。 コーティングが適用される表面へのコーティングの接着度、ならびに多孔性および機械的強度などの堆積層の特性に影響を与えるのはこのパラメーターです。 500 ～ 600 m/s を超える固体粒子の速度では、侵食プロセスが耐久性のあるスプレー層に変わります。
• 経験的に、粒子消費の臨界限界が見出された。この限界では、ガス粉末流が基板にさらされている間、金属層は形成されない。
• 粉末消費量が臨界値を超えると、溶射面に粒子が強く確実に付着し、緻密な溶射層が形成されます。
• 超音速流によって分散された固体粒子の総体積のうち、わずかな量だけが表面噴霧層を形成します。 粒子の主な塊は噴霧され、処理された表面に足場を築く能力がありません。 したがって、製品に付着して固定される金属粒子の量は、消費される粉末材料の量に直接依存します。
• 堆積層の形成中の基板の表面はわずかに加熱されます。

コールドガスダイナミックスプレーの種類とその利点

コールド ガス ダイナミック スプレーには 2 つのタイプがあります。

1. ヘリウム、窒素、またはガスの混合物を使用する高圧スプレー。 粉末材料の消費量は 4.5 ～ 13.5 kg/h です。
2. 圧縮空気の助けを借りて実行される、低圧のコールド ガス ダイナミック スプレー。 消費される粉末の量は、0.3 ～ 3 kg/h の範囲です。

どちらのタイプのスプレーにも長所と短所があります。

• 高圧プロセスで使用すると、金属粉末の固体粒子のサイズが圧縮空気技術のように 5 ～ 30 ミクロンではなく、5 ～ 50 ミクロンの範囲で変動する可能性があるにもかかわらず、コーティングの品質が向上します。 ;
• 低圧スプレー プロセスは小型の装置を使用し、そのコストは高圧スプレーに使用されるものよりもはるかに低くなります。

高圧および低圧スプレーの技術プロセス

高圧コールドスプレープロセスでは、ガスが加熱され、粉末材料の固体粒子と結合します。 このガスと粉末の混合物は超音速ノズルに入り、そこで超音速まで加速され、7〜40バールの圧力下で、金属コーティングを形成する必要がある製品の表面に向けられます。

圧縮空気を使用するコールドスプレーは、主なプロセスがノズル内で直接行われ、粒子を超音速に加速するという点で、高圧スプレー法とは技術的に異なります。ガスはノズル内で直接加熱され、粉末がノズルに入ります。ガスの流れに垂直。 また、低圧溶射法を用いる場合、金属粒子に加えてセラミック粒子が存在する粉末が使用される。 このような添加剤は、噴霧される製品の表面状態を改善し、材料の接着の品質を改善します。 さらに、混合物の流れが装置を通過する際に、セラミック粒子が壁とノズルの出口をさらに洗浄します。

コールドガスダイナミックスプレーの範囲

コールド ガス ダイナミック コーティングは、次の問題を解決するために使用されます。

• 欠け、ひび割れ、摩耗、その他の機械的損傷を受けやすい金属部品の修復。
• 防食性と熱伝導性を高めるためにスプレーで金属製品をコーティングする。
• 金属ケーブルのフェルールの接触面の保護。

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ちなみに、Obninsk のエンジニアは、DIMET インストールのいくつかの変更を既に開発しています。 この装置に対する幅広い需要を考慮して、手動および自動のコールド ガス ダイナミック スプレー機が現在大量生産されており、産業、石油およびガス産業、ならびに小さな部品を処理するための中小企業で使用することができます。 さらに、テクノロジー自体には特に複雑なことは何もありません。 複合体の操作には（スプレー用の材料に加えて）、圧縮空気のみが必要です（0.6〜1.0 MPaの圧力と0.3〜0.4 m3 /分の流量で供給されます）および220 V電源.

次に、この方法の長所と短所について説明します。 中国からの金属溶射用機器？ まず、ガスサーマル方式とは異なり、CGN は常圧で温度範囲や湿度を問わず有効に使用できます。

第二に、環境的に絶対に安全です。 第三に、高速であるため、研磨面のクリーニングにも使用できます。 まあ、この技術の唯一の欠点は、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケルなどの比較的延性のある金属からのみコーティングを適用できる可能性があることです.

CGNの範囲

今日の需要がどれだけあるかを明確に示すために、粉末材料を使用したコールドガスダイナミックスプレーの技術の適用分野について詳しく説明したいと思います。

欠陥の除去、表面の修復、シーリング

これはすべて、中小企業でもできる仕事です。 たとえば、小規模なワークショップでは、軽合金製の部品 (自動車構造の部品など)、主にアルミニウムやアルミニウム - マグネシウムを修理することができます。 さらに、生産プロセスと運用中に発生した欠陥を簡単に排除できます。

また、この方法では強い加熱がなく、エネルギーが少ないため、薄肉の製品でも修理できます。

CGN は摩耗した表面の修復にも優れています。 たとえば、パイプライン、熱交換器でのシーリングの回復（液体シーラントの使用が不可能な場合）は言うまでもなく、ベアリングシートに金属を「積み上げる」などの労働集約的なプロセスは、小規模企業でも実行できるようになりました。または作動ガス、液体用の容器。

各種機構部品の高精度復元、通電

CGN幾何学的パラメーターの正確な復元、隠れた欠陥の排除が必要な複雑な製品の修理に非常に効果的ですが、同時にすべての動作特性とプレゼンテーションを維持します。 そのため、この方法は軍産複合体、鉄道および航空産業、農業、ガス輸送などで積極的に使用されています。

コンタクトパッドの作成において、この技術なしではできません。 金属溶射装置の価格は？ 金属、セラミック、ガラスの表面に簡単にコーティングできるため、CGN は電気製品の製造にも使用されています。 たとえば、銅メッキのプロセスでは、電力の通電ネットワークの作成、電流リードの適用、はんだ付け用のサブレイヤーの製造などがあります。

防食処理と深い欠陥の排除

いわゆるアンチフリクション コーティングのスプレーは、局部的な損傷 (深い欠け、擦り傷、ひっかき傷) を取り除く非常に効果的な方法です。 これにより、製品を完全に補充したり、製品を交換したりする手順を回避できます。もちろん、これは経済的に実行可能ではありません。

また、各種通信機器の防食処理・高温腐食保護においても、この方法は他に類を見ません。 ちなみに装備の改造いろいろ ダイメット®直径100mm、長さ12mまでのパイプの内面を高品質に加工します。

追加情報：

耐熱コーティングは、摂氏1000〜1100度までの保護を提供するガスダイナミック法によって適用されます。 電気伝導率は、バルク材料の電気伝導率の平均 80 ～ 90% です。 耐食性は攻撃的な環境の特性に依存します。

「Obninsk Center for Powder Spraying」（OOO「OCPN」）によって開発および量産されたDIMET装置の動作は、金属粒子が超音速で移動すると、衝突時に表面に金属粒子を固定する効果に基づいています。これにより、DIMET 金属のガスダイナミック スプレーが可能になります。 この技術により、金属だけでなく、ガラス、セラミック、石材、コンクリートなどにも金属コーティングを施すことが可能になります。 現在では、DIMET 技術により、アルミニウム、亜鉛、銅、スズ、鉛、バビット、ニッケルのコーティングを適用し、それらを金属だけでなく、ガラス、セラミック、石、コンクリートにも適用できます。

Plakart のスペシャリストは、産業用機器用のガス動的コーティングを製造しています (たとえば、写真では、分解せずに熱交換器の腐食防止コーティングを行っています)。 さらに、ターンキーコールドガスダイナミックスプレー設備（調整、サービス、トレーニング）を提供しています。

消耗材料（粉末）の組成とその適用モードの変更に応じて、固体または多孔質構造と独自の機能的タスクを備えた均質または複合コーティングを得ることができます。 これには、製品の形状の復元、金属の強化と腐食からの保護、材料の熱伝導率と電気伝導率の向上、および化学的に活性な環境の影響に耐えることができる耐摩耗性コーティングの形成が含まれます。高熱負荷など

Browning の発明の説明では、これらの問題が議論されていますが、解決されていません。 この状況を打破する方法として、粉末を溶融状態に加熱しないスプレー法があります。 固体表面との高速衝突中の小さな金属粒子の「冷間溶接」の可能性のアイデアは、1967年にシェスタコフの発明で表現されました。動的モードでの粒子の冷間溶接の提案はありませんでした当時開発された。

金属のコールド ガス ダイナミック スプレーのための装置? なぜなら コールド スプレー方式を実装するには、ノズル アセンブリの設計に新しい提案が必要でした。

実際、それは長い間証明されてきたさまざまな金属部品や表面を修復するガス熱法のより高度なバージョンです。 コールド スプレーまたは単に CGN は、製品を処理する「ホット」方法の可能性を大幅に拡大します。

今日、それは間違いなく材料の回収と保護のための最先端の技術であり、産業部門と民間部門の両方で普及しています。

行動原理、CGNの賛否両論

ガス熱修復法との主な違いは 2 つあります。 まず、保護コーティングまたは修復コーティングの堆積が 150 °C を超えない低温で行われるため、ワークピースに応力がかかったり変形したりすることはありません。 第二に、「コールド」テクノロジーにより、正確に定義された境界内に調整可能な厚さのレイヤーを作成できます。 他の長所と短所については少し後で説明しますが、今のところは、メソッドの作成者とその仕組みについてです。

その開発者は 「オブニンスク粉体塗装センター」（ロシア）。 彼らが生産する機器は ダイメット®. GOST R システムに従って認定されており、ロシア、米国、カナダ、およびその他の国の特許によって保護されています。 この技術は、処理された表面上の低融点および他の材料の最小粒子の超音速衝撃の原理に基づいています。 基本的に、これらは、粒子サイズが0.01〜0.5ミクロンの金属を含む炭化物のポリマーまたは合金です。 ガスと混合し、500 ～ 1000 m/s の速度で製品に供給されます。

消耗材料（粉末）の組成とその適用モードの変更に応じて、固体または多孔質構造と独自の機能的タスクを備えた均質または複合コーティングを得ることができます。 これには、製品の形状の復元、金属の強化と腐食からの保護、材料の熱伝導率と電気伝導率の向上、および化学的に活性な環境の影響に耐えることができる耐摩耗性コーティングの形成が含まれます。高熱負荷など

ちなみに、オブニンスクのエンジニアはすでにDIMET ® ユニットのいくつかの修正を開発しています。 この装置に対する幅広い需要を考慮して、手動および自動のコールド ガス ダイナミック スプレー機が現在大量生産されており、産業、石油およびガス産業、ならびに小さな部品を処理するための中小企業で使用することができます。 さらに、テクノロジー自体には特に複雑なことは何もありません。 複合体の操作には（スプレー用の材料に加えて）、圧縮空気のみが必要です（0.6〜1.0 MPaの圧力と0.3〜0.4 m3 /分の流量で供給されます）および220 V電源.

次に、この方法の長所と短所について詳しく説明します。 まず、ガスサーマル方式とは異なり、CGN は常圧で温度範囲や湿度を問わず有効に使用できます。 第二に、環境的に絶対に安全です。 第三に、高速であるため、研磨面のクリーニングにも使用できます。 まあ、この技術の唯一の欠点は、銅、アルミニウム、亜鉛、ニッケルなどの比較的延性のある金属からのみコーティングを適用できる可能性があることです.

CGNの範囲

今日の需要がどれだけあるかを明確に示すために、粉末材料を使用したコールドガスダイナミックスプレーの技術の適用分野について詳しく説明したいと思います。

欠陥の除去、表面の修復、シーリング

これはすべて、中小企業でもできる仕事です。 たとえば、小規模なワークショップでは、軽合金製の部品 (自動車構造の部品など)、主にアルミニウムやアルミニウム - マグネシウムを修理することができます。 さらに、生産プロセスと運用中に発生した欠陥を簡単に排除できます。 また、この方法では強い加熱がなく、エネルギーが少ないため、薄肉の製品でも修理できます。

CGN は摩耗した表面の修復にも優れています。 たとえば、パイプライン、熱交換器でのシーリングの回復（液体シーラントの使用が不可能な場合）は言うまでもなく、ベアリングシートに金属を「積み上げる」などの労働集約的なプロセスは、小規模企業でも実行できるようになりました。または作動ガス、液体用の容器。

幾何学的パラメーターの正確な復元、隠れた欠陥の排除が必要な複雑な製品の修理に非常に効果的ですが、同時にすべての動作特性の保持とプレゼンテーションが行われます。 そのため、この方法は軍産複合体、鉄道および航空産業、農業、ガス輸送などで積極的に使用されています。

コンタクトパッドの作成において、この技術なしではできません。 金属、セラミック、ガラスの表面に簡単にコーティングできるため、CGN は電気製品の製造にも使用されています。 たとえば、銅メッキのプロセスでは、電力の通電ネットワークの作成、電流リードの適用、はんだ付け用のサブレイヤーの製造などがあります。

防食処理と深い欠陥の排除

いわゆるアンチフリクション コーティングのスプレーは、局部的な損傷 (深い欠け、擦り傷、ひっかき傷) を取り除く非常に効果的な方法です。 これにより、製品を完全に補充したり、製品を交換したりする手順を回避できます。もちろん、これは経済的に実行可能ではありません。

また、各種通信機器の防食処理・高温腐食保護においても、この方法は他に類を見ません。 ちなみに装備の改造いろいろ ダイメット®直径100mm、長さ12mまでのパイプの内面を高品質に加工します。