Termicky stříkané povlaky
Technologická zařízení v hutních, energetice a strojírenství je často vystavována v průběhu funkce extrémním podmínkám namáhání. Jde o značný počet různých faktorů, které působí převážně na povrch dílu, ať už jednotlivě nebo v celém komplexu. Zpravidla se jedná o abrazi a erozi působením kovových nebo slitinových částic, vliv korozního prostředí, teplotní zatížení plynulé nebo v podobě šoků, různá mechanická zatížení otěrem a některá kombinovaná ne zcela definovatelná zatížení.
Zajistit odolnost zařízení a různých výrobků pouze cestou volby konstrukčních materiálů by bylo velmi obtížné a také ekonomicky náročné. Je známo, že hlavně povrchová vrstva je určující pro funkci součásti. Proto má své místo v inovačních programech používání ochranných bariérových povlaků. Vedle povlaků galvanických, difuzních, organických a jiných, má své nezastupitelné místo technologie žárových nástřiků.
Zjednodušenou podstatou žárového nástřiku je, že do tepelného zdroje je přiváděn přídavný materiál. Ten se nataví do plastického stavu a je v proudu spalin unášen určitou rychlostí na připravený povrch, kde vytváří požadovaný povlak. Povlak je spojen s podkladem adhezní vazbou. Základním a společným znakem pro technologie žárových nástřiků je, že teplota podkladu nepřekročí 150 oC, takže se jedná v podstatě o proces povlakování za studena.
Rozsah těchto technologií je velmi značný a je využíván ve všech formách realizací. Jejich celková klasifikace je obsažena v ČSN EN 657
Společným přínosem jednotlivých technologií je, že na definovaném funkčním povrchu součásti jsou vytvářeny povlaky se stanovenými ochrannými účinky jako např.
· odolnost proti otěru abrazí, erozí
· korozivzdornost
· zlepšení třecích vlastností povrchu
· odolnost proti žáru - oxidaci za vysokých teplot
· renovace povrchu - materiálové doplnění rozměru opotřebené součásti
· zlepšení tepelné vodivosti povrchu dílu
· zajištění dielektrických vlastností na povrchu
· odolnost proti taveninám
· tepelné bariéry
Právě posledně jmenované charakteristice povlaků - tepelná bariéra užitím keramických materiálů, je věnována dlouhodobě pozornost k rozvoji a zkvalitnění jejich užitných vlastností.
Pod pojmem tepelné bariéry se rozumí ochranný povlak na výrobku, který v souhrnném součtu plní základní funkce jako je ochrana povrchu proti chemickým účinkům sálavého tepla - ( koroze ), jako tepelná clona snižuje pracovní teplotu základního materiálu a současně zvyšuje mechanickou odolnost povrchu vůči okolnímu spolupůsobení abraze a eroze.
Vzájemnou kombinací technologie nástřiku a přídavného materiálu lze vytvářet kovové, kovo-keramické a keramické povlaky s cílenými vlastnostmi, jejichž účinek lze charakterizovat:
- Ochrana proti oxidaci za vysokých teplot (až 1 800 °C) a proti abrazivnímu médiu - na teplosměnných plochách odtahových systémů spalin. Odolnými keramickými povlaky na bázi Al2O3 s modifikací přísad TiO2, MgO, Y2O3, CaO, aj. byly s efektem eliminace úběru materiálu na náporové straně chladící trubky podstatně zvýšeny jejich životnosti.
- Ochrana proti účinkům tekutých kovů - např. při zalévání ocel. trubek litinou v chladících deskách pro vysoké pece. Po provedeném dělení zkušebního kusu chladící desky bylo zjištěno metalografickým rozborem, že nedošlo k nauhličení chladících trubek a tím také bylo zaručeno rovnoměrné tepelné rozložení při chlazení pláště vysoké pece. I v tomto případě byl aplikován na povrch trubky před zalitím litinou, keramický povlak termickým nástřikem.
- Ochrana proti abrazi a erozi - sendvičový kovo-keramický povlak provedený na skluzových plochách stěny výsypky elektrárenských spalovacích kotlů. Spalované hnědé uhlí, které mimo vysokou abrazi popílku s teplotou cca 800 °C zatěžuje povrch korozí způsobenou minoritním podílem obsahu Cl a S. Po vyhodnocení tří-letého provozu, povlak nevykazuje znaky destrukce, ani výrazné úbytky tloušťky a je nadále schopen provozu.
- Speciální tribologické vlastnosti nového povrchu - kluznost, tvrdost, samomaznost aj. jsou zajištěny cílenou volbou matriálu povlaku na bázi Mo, slitinové bronzi nebo kompozice. S výhodou jsou uplatňovány, jak v prvovýrobě u ložiskových sedel železničních náprav, tak i v renovaci. Doplněním chybějícího nebo poškozeného materiálu součásti se vytváří nový povrch v rozsahu tloušťky od několika desetin milimetrů až do několika milimetrů.
- Elektroizolační, elektro a tepelně vodivé povlaky - jejich specifické vlastnosti s přizpůsobeným koeficientem přenosu jsou např. využívány ke zvýšení odvodu tepla. Např. v systému rozvodu chladících trubek vnější strany tělesa byl aplikován nástřik mědi v tloušťce cca 3 mm. Cíleně byl zvýšen odvod tepla ze stěny tělesa k chladícím trubkám.
Ing. Petr Podaný
