پوشش‌دهي اسپري حرارتي چيست؟ پوشش‌دهي اسپري حرارتي فرآيندي است براي نشاندن لايه‌هاي نازک از يک پوشان فلزي بر روي سطح مورد نظر که منجر به ايجاد خواص ويژه‌اي بر روي سطح مي‌شود. مواد پوشان چه به صورت پودر يا به شکل مفتول، ابتدا در داخل يک منبع حرارتي ذوب مي‌شود و سپس با سرعت بسيار بالا از مخزن به بيرون رانده مي‌شود و به شدت به سطح آماده شده برخورد مي‌کند و تشکيل يک لايه نازک متراکم محافظتي را مي‌دهد. انواع فرآيندهاي پوشش‌دهي اسپري حرارتي؟ فرآيندهاي پوشش‌دهي اسپري براساس شکل ماده پوشان و منبع حرارتي مورد استفاده به روش‌هاي زير طبقه بندي مي‌شوند: پوشش‌دهي اسپري انفجاري، پوشش‌دهي اسپري پلاسما، پوشش‌دهي اسپري قوس سيمي، پوشش‌دهي اسپري شعله‌اي سيمي، پوشش‌دهي اسپري شعله‌اي پودري و پوشش‌دهي اسپري به روش HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) يا سوخت اکسي با سرعت بالا. خواص ويژه ايجاد شده توسط پوشش‌دهي اسپري حرارتي يکي از دلايل استفاده ازپوشش‌دهي اسپري حرارتي رسيدن به خواص سطحي ويژه زير است: محافظ در برابر خوردگي فيزيکي، محافظ در برابر سايش، محافظ در برابر فرسودگي، محافظ در برابر برش، محافظ در برابر کشش سطحي، محافظ در برابر خراش، محافظ در برابر سوراخ شدن، محافظ در برابر خوردگي شيميايي، خوردگي ناشي از تاثيرات جوي، خواص محافظ در برابر خوردگي الکتريکي ـ پوشش‌هادي ـ پوشش‌هاي مقاومتي محافظ در برابر حرارت و اکسيداسيون و در نهايت پوشش‌هاي محافظ در برابر سايش و خراش با قابليت ترميم مجدد ابعاد. پوشان‌ها از مواد مختلفي از قبيل سراميک‌ها، کاربيدها، برخي فلزات و آلياژها و سرمت (ترکيبي از سفال و فلز) ساخته مي‌شوند. کاربرد پوشش‌هاي اسپري حرارتي در صنعت فولاد پوشش‌هاي اسپري حرارتي به‌دليل عملکرد نوعي فراگيرشان، کاربرد گسترده‌اي در صنعت فولاد دارند. فرآيندهاي متفاوت اسپري حرارتي براي پوشش‌دهي قطعات مختلف با توجه به نوع کاربرد خدماتي آن مورد استفاده قرار مي‌گيرند. صنعت فولاد، يکي از مهمترين زير ساختارهاي صنعتي است که با مشکلات بسياري دست و پنجه نرم مي‌کند. وزن سنگين پوشش‌هاي فولادي، خوردگي و مشکلات بعدي محصولات با کيفيت نامناسب برخي از مشکلات بزرگي هستند که صنعت فولاد با آنها روبه‌رو است. طي دوره‌هايي از زمان در سراسر جهان اين امر اثبات شده که پوشش‌هاي به‌دست آمده به روش پوشش‌دهي اسپري انفجاري در مقابل چالش‌هاي پاسخگويي به نيازهاي خواص سطحي صنايع فولادي بسيار مفيد هستند. مزاياي تکنولوژي پوشش‌هاي اسپري انفجاري (DEE GUN) در اين فرآيند مواد پوشان بر اثر انفجار اکسيژن و گاز سوختني به شکل پودر بر روي سطح مورد نظر تزريق مي‌شوند که ذوب مي‌شود و با سرعت بسيار زياد از داخل لوله بلند گان (gun) شليک مي‌شود و به سطح مورد نظر برخورد کرده و بر روي آن پوشش يکنواختي ايجاد مي‌کند. به‌دليل سرعت بسيار بالاي برخورد، پوشش حاصل بسيار متراکم (ضريب تخلخل کمتر از يك درصد)، سخت و مقاوم در برابر سايش است همچنين اين پوشش داراي چسبندگي مناسبي با ماده پايه است. دماي لايه در طي پوشش‌دهي اسپري انفجاري هرگز از 150 درجه سانتيگراد تجاوز نمي‌کند و از اين رو در ماده پايه هيچ‌گونه تغييرات متالورژيکي روي نخواهد داد و نيز هيچ‌گونه اعوجاجي در قطعه موردنظر ايجاد نخواهد شد. روش‌هاي پلاسما براي صنعت فولاد در اينجا ما به بررسي برخي از موارد کاربردهاي مهم از قبيل نورد سرد، آنيلينگ و بخش‌هاي گالوانيزه در صنعت فولاد و پوشش‌هايي براي افزايش طول عمر اين قطعات مي‌پردازيم. نورد bridle از مهمترين ملزومات نورد bridle قرار دادن مواد مقاوم بين دستگاه نورد و کويل است که سطح نورد را از هرگونه سايش و عيوب در امان نگه مي‌دارد با توجه به اين که ماده محافظ به داخل کويل نيز نفوذ نمي‌کند. دماي کاري محافظ درحدود 550 درجه سانتيگراد است که در اين دما سختي خود را از دست نمي‌دهد و دچار اکسيداسيون و ديگر عوارض تاثيرات دماي بالا نمي‌شود. قدرت گرفتن کويل با اصطکاک کنترل شده و پرداخت نهايي نبايد هيچ‌گونه لغزشي در کويل به‌وجود آيد تا تاثير منفي بر روي سطح کويل نداشته باشد. روش پلاسما: DEE-GUN به‌کار برده شده در پوشش‌دهي به روش کاربيد تنگستن پوشش‌دهي ويژه کاربيد تنگستن به همان روش فرآيند پوشش‌دهي اسپري انفجاري (DEE-GUN) انجام مي‌شود. فرآيند پوشش‌دهي اسپري انفجاري پوشش‌هايي با باندي مستحکم ايجاد مي‌کند که بسيار متراکم هستند (ضريب تخلخل کمتر از يک درصد) و حاصل آن يک پوشش با مقاومت بالا در برابر سايش است. بافت اسپري پوشش کاملا محکم است و در ملزومات آماده‌سازي سطح مي‌توان پرداخت نهايي بيشتري را روي آن اعمال كرد. به‌طور معمول سطح نهايي براي نورد bridle بين 2 تا 5 ميکرون است که همين امر موجب مقاومت بالاي آن در برابر سايش است و خصوصيات سطح ابتدايي حاصل از نورد bridle داراي پايداري بيشتر از يک دوره طولاني در مقايسه با صفحات سخت کروم يا سطوح تحت فرآيند نورد bridle مشابه است. اين امر موجب مي‌شود تا هيچ‌گونه افت و لغزشي در طي فرآيند نورد کويل به‌وجود نيايد كه در نهايت منجر به افزايش کارايي و کيفيت محصول مورد نظر مي‌شود. ترکيب پوشش به اين‌گونه است که پايداري پوشش در مقابل اکسيداسيون و کاهش سختي در دماي کاري مطلوب است. به دليل استحکام سايشي، سختي بالا و ناپايداري کاربيدهاي موجود هيچ ماده‌اي بين سطح نورد و کويل کنده نمي‌شود و حاصل آن يک محصول با پايداري کيفي مطلوب است. خواص پوشش ذکر شده به شرح زير است: سختي = 1150Hv استحکام کششي باند >10000psi ضخامت <1/0 ميليمتر ضريب تخلخل <1% نورد‌هاي کوره‌اي سطح نورد‌هاي کوره‌اي نياز به ويژگي‌هاي خاصي از قبيل مقاومت در برابر اکسيداسيون و سايش دارد تا منجر به متلاشي شدن (spalling) دستگاه نشود و ابعاد نورد را نيز کاهش مي‌دهد و در نهايت عمر نورد را پايين مي‌آورد. از اين رو نبايد اجازه هيچ‌گونه افت و لغزشي به کويل داده شود که معمولا به دليل پوشش‌هاي غير يکنواخت اتفاق مي‌افتد. روش‌هاي پلاسما: DEE-GUN به‌کار برده شده در پوشش‌دهي با توجه به اين که مسير نورد از مناطق دمايي مختلفي در کوره مي‌گذرد، پلاسما دو فرآيند پوشش‌دهي متفاوت را براي نوردهاي کوره‌اي اعمال مي‌کند. يکي از اين فرآيندها روش پوشش‌دهي کاربيد کروم است. آلياژ دماي بالا به اضافه سرمت (سراميک فلز) پوشش کاربيد کروم اين Dee-Gun داراي خواص ويژه زير است: مقاوم در برابر سايش، خاصيت محافظ حرارتي (تقريبا تا بالاي 750 درجه سانتيگراد)، مقاوم در برابر اکسيدشدگي و خراش، مقاوم در ترک خوردگي در دماهاي عملياتي و چرخه معمول فرآيند، در اين روش مواد محافظ بين سطح نورد و کويل قرار مي‌گيرند و هيچ واکنشي بين فولاد يا عناصر آلياژي پوشش رخ نمي‌دهد. از خواص اين پوشش مي‌توان به موارد زير اشاره كرد: سختي =775 Hv استحکام کششي باند > 1000 psi ضخامت <1/0 ميليمتر ضريب تخلخل < يك درصد با توجه به وجود آلياژهاي مقاوم در دماي بالا و با افزودن سرمت اين Dee-Gun به‌کار رفته در پوشش موجب ايجاد خواص زير مي‌شود: مقاومت در برابر سايش، محافظ حرارتي (تا دماهاي بالاتر از 1100 درجه سانتيگراد)، محافظ در برابر اکسيد شدن و خراش، مقاوم در ترک خوردگي در دماهاي عملياتي و چرخه معمول فرآيند، در اين روش مواد محافظ بين سطح نورد و کويل قرار مي‌گيرند و هيچ واکنشي بين فولاد يا عناصر آلياژي پوشش رخ نمي‌دهد. از خواص اين پوشش مي‌توان به موارد زير اشاره كرد: سختي = 800 Hv استحکام کششي باند > 1000 psi ضخامت <1/0 ميليمتر ضريب تخلخل < يك درصد نورد غوطه‌وري در اين روش محصول نورد در درون حمامي از فلز مذاب روي آميخته با کف غني از فلز فرو برده مي‌شود و جذب کويل مي‌شود. همچنين توسط روي مذاب پوشيده مي‌شود که اين امر منجر به فرورفتگي و برجستگي مي‌شود. همه اين‌ها عواملي هستند که بر روي سطح کويل تاثير مي‌گذارند. روش‌هاي پلاسما با توجه به Dee-Gun به‌کار رفته در پوشش‌دهي کاربيد معمولا اين روش را براي محصولات نورد غوطه‌وري به کار مي‌برند که خواص زير را به همراه خواهد داشت: مقاوم در برابر روي مذاب، مقاوم در برابر سايش توسط مواد پسماند فلز، مقاوم در برابر مواد کنده شده. با توجه به موارد ذکر شده در مورد اين پوشش مي‌توان انتظار داشت که عمر نوردهاي غوطه‌وري در مقايسه با نوردهاي بدون پوشش تا چند برابر افزايش مي‌يابد. مقادير خواص مکانيکي اين پوشش به شرح زير است: سختي > 1000 Hv استحکام کششي باند > 1000 psi حداکثر دماي پايداري = 550 درجه سانتيگراد ضخامت <1/0 ميليمتر ضريب تخلخل < يك درصد نتيجه نهايي با توجه به مطالب گفته شده در حال حاضر با وجود فرآيند پوشش‌دهي به روش اسپري انفجاري (Dee-Gun) امکان مقابله با فرسايش‌هاي مختلف و مشکلات ناشي از خوردگي که در پيش روي صنعت فولاد قرار دارند، به‌وجود آمده است. علاوه بر روش‌هاي پوشش نامبرده شده در بالا، شرکت‌ها در مرحله گسترش و ابداع بسياري ديگر از روش‌ها و محلول‌هاي پوشش‌دهي محصولات صنعت فولاد قرار دارند. روش پلاسماي شرکت A.P. يک پوشش‌دهي اسپري حرارتي با گواهي ايزو 2000ـ9001 تاييد شده بوده و راه‌حل‌هايي براي مقابله با مشکلات ناشي از خوردگي که توليدکنندگان فولاد با آن دست و پنجه نرم مي‌کنند، ارائه مي‌دهد. در سال 1988، شرکت توانايي خود را در ارائه راه‌حل‌هاي عملي براي مقابله با فرسايش مختلف و مشکلات ناشي از خوردگي در صنعت فولاد به اثبات رساند. يکي از بخش‌هاي برنامه گسترده شرکت فرآيند پلاسما بود که با تکنولوژي پوشش‌دهي اسپري انفجاري مطرح شد. با توجه به قابليت دسترسي تکنولوژي پوشش‌دهي اسپري انفجاري، در حال حاضر فرآيند پلاسما راه‌حل‌هاي وسيعي را براي فرسايش و مشکلات ناشي از خوردگي در صنعت فولاد ارائه داده است.