Ψεκασμός Πλάσματος σε Ατμόσφαιρα (Atmospheric Plasma Spray)

Ως η πιο ευέλικτη από όλες τις μεθόδους θερμικού ψεκασμού, επιτρέπει την εφαρμογή επιστρώσεων με υψηλούς ρυθμούς απόθεσης σε διάφορα μεταλλικά υποστρώματα, χρησιμοποιώντας τη μεγαλύτερη ποικιλία πουδρών: μέταλλα, κράματα, καρβίδια, κεραμικά και άλλα. Γι' αυτό ο ψεκασμός πλάσματος χρησιμοποιείται συχνά για θερμική προστασία, αντοχή στη φθορά, έλεγχο διάβρωσης, έλεγχο και αποκατάσταση διαστάσεων και πολλές ακόμη εφαρμογές.

Ψεκασμός πλάσματος – μια τεχνική αιχμής

Ο ψεκασμός πλάσματος σε ατμόσφαιρα (APS) είναι μια προηγμένη τεχνική επεξεργασίας υλικών που χρησιμοποιεί πλάσμα υψηλής θερμοκρασίας για να δημιουργήσει επιστρώσεις υψηλής ποιότητας σε ποικιλία υποστρωμάτων. Λεπτά σωματίδια ενός υλικού, όπως μέταλλα, κεραμικά ή πολυμερή, εισάγονται σε ρεύμα πλάσματος που δημιουργείται από τον ιονισμό ενός αερίου, συνήθως αργού, μέσω ηλεκτρικού τόξου ή εκκένωσης ραδιοσυχνοτήτων. Το πλάσμα λιώνει και επιταχύνει τα σωματίδια προς το υπόστρωμα, όπου στερεοποιούνται και σχηματίζουν μια πυκνή, ομοιόμορφη επίστρωση.

Η μέθοδος έχει πολλά πλεονεκτήματα σε σχέση με άλλες τεχνικές επίστρωσης. Δημιουργεί επιστρώσεις με υψηλή αντοχή στη φθορά, στη διάβρωση και στις θερμικές καταπονήσεις, που αντέχουν σε ακραίες θερμοκρασίες και δύσκολα περιβάλλοντα. Οι επιστρώσεις έχουν εξαιρετική πρόσφυση στο υπόστρωμα και ομοιόμορφη, λεπτόκοκκη μικροδομή, που τους δίνει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες. Γι' αυτό είναι ιδανικές για πολλές εφαρμογές, μεταξύ άλλων στην αεροδιαστημική, την αυτοκινητοβιομηχανία και την ενέργεια.

Βασικά πλεονεκτήματα

Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα του ψεκασμού πλάσματος είναι η ευελιξία του. Μπορεί να αποθέσει μεγάλη γκάμα υλικών, από μέταλλα και κεραμικά έως πολυμερή και σύνθετα υλικά, σε ποικιλία υποστρωμάτων, όπως μέταλλα, κεραμικά και πολυμερή. Οι ιδιότητες της επίστρωσης προσαρμόζονται στις συγκεκριμένες απαιτήσεις κάθε εφαρμογής. Επιπλέον:

• Η πιο ευέλικτη από όλες τις μεθόδους θερμικού ψεκασμού, με αρκετή ενέργεια για να λιώσει οποιοδήποτε υλικό, ακόμη και υλικά με υψηλό σημείο τήξης όπως τα κεραμικά.
• Εξαιρετικός έλεγχος του πάχους της επίστρωσης και των χαρακτηριστικών της επιφάνειας, όπως το πορώδες και η σκληρότητα.
• Ευρεία χρήση σε παραγωγή μεγάλου όγκου.

Τυπικές εφαρμογές

• Εξαρτήματα αεριοστροβίλων
• Κλωστοϋφαντουργικά και εκτυπωτικά μηχανήματα
• Χιτώνια κυλίνδρων αυτοκινήτων
• Ιατρικά εμφυτεύματα

Περιγραφή της διαδικασίας

Ένα ισχυρό ηλεκτρικό τόξο δημιουργείται ανάμεσα σε έναν θετικό πόλο (άνοδο) και έναν αρνητικό πόλο (κάθοδο). Το τόξο ιονίζει τα αέρια της διεργασίας και τα μετατρέπει σε πλάσμα. Η πούδρα εισάγεται στη δέσμη πλάσματος, όπου τα σωματίδια λιώνουν και εκτοξεύονται στην επιφάνεια του τεμαχίου.

Εκτός από τα συμβατικά πιστόλια ψεκασμού πλάσματος, η Oerlikon Metco έχει αναπτύξει πιστόλια κλιμακωτού τόξου (cascading arc). Σε αυτά το τόξο περιορίζεται ανάμεσα στην άνοδο και την κάθοδο, με αποτέλεσμα πιο ελεγχόμενη δέσμη ψεκασμού. Έτσι τα σωματίδια θερμαίνονται πιο ομοιόμορφα και αυξάνεται σημαντικά η απόδοση ψεκασμού (απόδοση απόθεσης επί ρυθμό ψεκασμού). Οι επιστρώσεις που προκύπτουν είναι πιο αξιόπιστες και εφαρμόζονται γρηγορότερα.

Βασικά στοιχεία της διαδικασίας

• Πηγή θερμότητας: ηλεκτρικό τόξο
• Υλικό τροφοδοσίας: πούδρα (κεραμικά, μέταλλα, κράματα, μείγματα, καρβίδια και άλλα)
• Θερμοκρασία πλάσματος: περίπου 16.000 °C
• Ταχύτητα σωματιδίων: έως 450 m/s
• Ενδεικτικός ρυθμός εφαρμογής: 4 έως 8 kg/h

Συνολικά, ο ψεκασμός πλάσματος σε ατμόσφαιρα είναι μια ιδιαίτερα προηγμένη και ευέλικτη τεχνική με πολλά οφέλη για βιομηχανικές εφαρμογές. Η δυνατότητά του να δημιουργεί επιστρώσεις υψηλής ποιότητας με εξαιρετικές μηχανικές και φυσικές ιδιότητες τον έχει κάνει δημοφιλή επιλογή σε πολλούς κλάδους, και παραμένει βασικό πεδίο έρευνας και ανάπτυξης στην επιστήμη των υλικών.