“Nghiên cứu áp dụng công nghệ phun phủ kim loại để sử lý bề mặt ngoài của trống sấy thay thế mạ Crôm, trên thiết bị chế biến tinh bột biến tính tiền hồ hóa quy mô công nghiệp

Chia sẻ: Nguyen Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

177
lượt xem 36
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

“Nghiên cứu áp dụng công nghệ phun phủ kim loại để sử lý bề mặt ngoài của trống sấy thay thế mạ Crôm, trên thiết bị chế biến tinh bột biến tính tiền hồ hóa quy mô công nghiệp.” Mã Số: 256-08 RD/HĐ-KHCN Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương Đơn vị chủ trì: Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp Chủ nhiệm đề tài:

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: “Nghiên cứu áp dụng công nghệ phun phủ kim loại để sử lý bề mặt ngoài của trống sấy thay thế mạ Crôm, trên thiết bị chế biến tinh bột biến tính tiền hồ hóa quy mô công nghiệp

BỘ CÔNG THƯƠNG Tổng công ty máy Động lực và máy Nông nghiệp VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP ---------------------------------------------- BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2008 ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu áp dụng công nghệ phun phủ kim loại để sử lý bề mặt ngoài của trống sấy thay thế mạ Crôm, trên thiết bị chế biến tinh bột biến tính tiền hồ hóa quy mô công nghiệp.” Mã Số: 256-08 RD/HĐ-KHCN Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương Đơn vị chủ trì: Viện nghiên cứu thiết kế chế tạo máy nông nghiệp Chủ nhiệm đề tài: Ks. Nguyễn Quốc Vũ 7324 23/4/2009 Hà nội, tháng 2 năm 2009 1
BỘ CÔNG THƯƠNG Tổng công ty máy Động lực và máy Nông nghiệp VIỆN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÁY NÔNG NGHIỆP ---------------------------------------------- BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 2008 ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu áp dụng công nghệ phun phủ kim loại để sử lý bề mặt ngoài của trống sấy thay thế mạ Crôm, trên thiết bị chế biến tinh bột biến tính tiền hồ hóa quy mô công nghiệp.” Mã Số: 256-08 RD/HĐ-KHCN ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI VIỆN NC TK CT MÁY NÔNG NGHIỆP Nguyễn Quốc Vũ Hà nội, tháng 2 năm 2009 2
DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN CHÍNH Häc hµm häc vÞ TT Hä vµ tªn Chøc vô C¬ quan chuyªn m«n 1 NguyÔn Quèc Vò Kü s− Tr−ëng ViÖn phßng NCTKCT nghiªn cøu 2 m¸y NN 2 NguyÔn T−êng V©n TiÕn sÜ ViÖn tr−ëng -nt- 3 Vò V¨n D−¬ng Kü s− -nt- 3
Môc lôc b¸o c¸o 1 Lêi më ®Çu...........................................................................................5 2 Nghiªn cøu tæng quan øng dông c«ng nghÖ phun phñ kim lo¹i lªn bÒ mÆt chi tiÕt c¬ khÝ ................................................................................6 2.1 Mét sè ph−¬ng ph¸p phñ kim lo¹i th«ng dông................................... 7 2.1.1 Tr¸ng kim lo¹i b»ng c¸ch nhóng ........................................................ 7 2.1.2 M¹ hãa häc kh«ng cã dßng ®iÖn......................................................... 7 2.1.3 M¹ b»ng khuÕch t¸n............................................................................ 7 2.1.4 M¹ trong ch©n kh«ng.......................................................................... 7 2.1.5 M¹ ®iÖn: .............................................................................................. 8 2.2 Phun phñ kim lo¹i lªn bÒ mÆt chi tiÕt c¬ khÝ ...................................... 9 2.2.1 C¸c ph−¬ng ph¸p phun phñ............................................................... 11 2.2.2 VËt liÖu phun phñ.............................................................................. 15 2.2.3 Quy tr×nh phun phñ kim lo¹i lªn bÒ mÆt chi tiÕt c¬ khÝ.................... 16 2.3 T×nh h×nh øng dông c«ng nghÖ phñ bÒ mÆt chi tiÕt ë ViÖt nam ....... 18 3 Nghiªn cøu gi¶i ph¸p sö lý bÒ mÆt l« sÊy trong thiÕt bÞ chÕ biÕn tinh bét biÕn tÝnh tiÒn hå hãa b»ng ph−¬ng ph¸p phun phñ kim lo¹i thay thÕ m¹ cr«m .......................................................................................19 3.1 Lùa chän vËt liÖu, thiÕt bÞ phun phñ phï hîp ................................... 20 3.2 Nghiªn cøu ®å g¸, chÕ ®é c«ng nghÖ phï hîp cho øng dông phun phñ bÒ mÆt chi tiÕt l« sÊy trong thiÕt bÞ chÕ biÕn tinh bét biÕn tÝnh tiÒn hå hãa. ............................................................................................ 21 4 Thö nghiÖm trªn vËt mÉu, ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ thö nghiÖm ...................22 4.1 Môc tiªu thö nghiÖm sö lý bÒ mÆt b»ng ph−¬ng ph¸p phun phñ kim lo¹i thay thÕ m¹ cr«m cøng trªn vËt mÉu ......................................... 22 4.2 Ph−¬ng ph¸p tiÕn hµnh thö nghiÖm .................................................. 23 4.3 NhËn xÐt, ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ thö nghiÖm ............................................ 25 5 KÕt luËn..............................................................................................26 6 Tµi liÖu tham kh¶o ..........................................................................28 7 Phô lôc ...............................................Error! Bookmark not defined. 4
Lêi më ®Çu Th«ng th−êng c¸c chi tiÕt c¬ khÝ lµm viÖc trong m«i tr−êng rÊt kh¾c nghiÖt. Chóng dÔ bÞ h− háng d−íi nhiÒu d¹ng do nhiÒu nguyªn nh©n nh−: bÞ rØ sÐt (do lµm viÖc trong m«i tr−êng cã ®é Èm, nhiÖt ®é cao…), mµi mßn c¬ häc (do cµ s¸t c¸c chi tiÕt c¬ khÝ víi nhau…), ¨n mßn (d−íi ¶nh h−ëng cña c¸c chÊt láng, khÝ ch¸y…)…Do vËy tõ rÊt xa x−a, viÖc b¶o vÖ c¸c chi tiÕt c¬ khÝ nãi riªng, b¶o vÖ m¸y mãc nãi chung… ®· ®−îc ®Çu t− nghiªn cøu, øng dông nhiÒu ph−¬ng ph¸p kü thuËt ®Ó chèng rØ sÐt, bÞ mßn h− háng… ThÕ kû 18, 19 ng−êi ta ®· sö dông ph−¬ng ph¸p hãa häc vµo xö lý bÒ mÆt víi môc ®Ých lµm t¨ng thêi gian sö dông cña c¸c chi tiÕt c¬ khÝ thay v× ph¶i sö dông vËt liÖu chÕ t¹o tèt h¬n, ®¾t tiÒn h¬n. Tõ nh÷ng n¨m ®Çu thÕ kû 19, m¹ ®iÖn ®· ®−îc tiÕn hµnh: nh− m¹ b¹c, m¹ vµng vµ m¹ mét sè hîp kim. Kho¶ng n¨m 1880, m¹ niken lªn vËt liÖu b»ng thÐp ®· ph¸t triÓn rÊt nhanh. N¨m 1914 trong c«ng nghiÖp, ®· tiÕn hµnh m¹ hµng lo¹t c¸c kim lo¹i, hîp kim nh− kÏm, thiÕc, ®ång, thiÕc, cr«m, … Víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt, song hµnh cïng ph−¬ng ph¸p m¹ kim lo¹i, nh÷ng ph−¬ng ph¸p sö lý bÒ mÆt chi tiÕt c¬ khÝ, phñ kim lo¹i míi ®−îc nghiªn cøu vµ ®−îc ®−a vµo øng dông. Cã thÓ kÓ ®Õn nh− thÊm khÝ (nit¬, c¸cbon), phñ kim lo¹i, hîp kim b»ng bèc bay trong ch©n kh«ng lªn bÒ mÆt chi tiÕt. §iÓn h×nh lµ ph−¬ng ph¸p phun phñ kim lo¹i (Thermal spray coating) ®−îc ph¸t triÓn tõ nh÷ng n¨m ®Çu thÕ kû XX, cho ®Õn nayph−¬ng ph¸p nµy ®· cã ®−îc nh÷ng øng dông réng r·i nhê sù ph¸t triÓn ®a d¹ng vÒ vËt liÖu phun còng nh− c¸c thiÕt bÞ phun phñ. Trong lÜnh vùc c¬ khÝ, ph−¬ng ph¸p m¹ cr«m cøng (hard crome plating) lªn bÒ mÆt chi tiÕt ®· ®−îc biÕt ®Õn nh»m t¨ng tÝnh chÞu mµi mßn, ¨n mßn. Tuy vËy, ph−¬ng ph¸p m¹ cr«m cøng còng cã nh÷ng h¹n chÕ nhÊt ®Þnh nh− vÊn ®Ò « nhiÔm m«i tr−êng trong qu¸ tr×nh m¹, h¹n chÕ vÒ kÝch th−íc cña chi tiÕt cÇn m¹, còng nh− bÒ dµy líp m¹. Nh÷ng nghiªn cøu cho thÊy sö dông m¹ cr«m chØ cã hiÖu qu¶ kinh tÕ khi chi tiÕt cÇn m¹ nhá vµ cã bÒ dµy líp m¹ máng h¬n 25,4 µm. Do vËy, nh÷ng ph−¬ng ph¸p sö lý bÒ mÆt kh¸c ®−îc nghiªn cøu ph¸t triÓn vµ øng dông ®Ó thay thÕ ph−¬ng ph¸p m¹ cr«m cøng mµ vÉn ®¶m b¶o ®−îc c¸c tÝnh chÊt c¬ lý hãa vµ kh¾c phôc ®−îc nh÷ng h¹n chÕ cña m¹ cr«m cøng, gi¶m chi phÝ s¶n xuÊt. Gi¶i ph¸p thay thÕ ®−îc ®−a ra lµ ph−¬ng ph¸p phun phñ kim lo¹i lªn bÒ mÆt chi tiÕt c¬ khÝ. §i ®Çu trong lÜnh vùc nµy cã thÓ kÓ ®Õn PRAXAIR-TAFA, Sulzer METCO, MOGUL Metallizing GMBH … c¸c c«ng ty dÉn ®Çu trong lÜnh vùc nghiªn cøu øng dông vËt liÖu phun còng nh− c¸c thiÕt bÞ phôc vô phun phñ kim lo¹i. Trªn thiÕt bÞ chÕ biÕn tinh bét biÕn tÝnh tiÒn hå hãa, chi tiÕt quan träng: l« sÊy (trèng sÊy), víi bÒ mÆt cÇn cã tÝnh chÊt chÞu mµi mßn vµ ¨n mßn cao. §Ó ®¹t ®−îc ®iÒu ®ã, cã thÓ ¸p dông ph−¬ng m¹ cr«m cøng lªn bÒ 5
mÆt l« sÊy. Tuy vËy, c¸c l« sÊy cã kÝch th−íc lín, (®−êng kÝnh l« sÊy lín h¬n 1m, vµ dµi h¬n 3m), do vËy viÖc thùc hiÖn m¹ cr«m cøng lªn bÒ mÆt c¸c l« sÊy nµy ë trong n−íc khã cã kh¶ n¨ng thùc hiÖn do hiÖn t¹i ch−a cã bÓ m¹ phï hîp víi kÝch th−íc l« sÊy. T×m gi¶i ph¸p sö lý bÒ mÆt l« sÊy thay thÕ m¹ cr«m cøng lµ mét yªu cÇu ®−îc ®Æt ra vµ còng lµ néi dung nghiªn cøu cña §Ò tµi. Nh÷ng néi dung chÝnh trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi bao gåm: - Nghiªn cøu tæng quan øng dông c«ng nghÖ phun phñ kim lo¹i lªn bÒ mÆt chi tiÕt c¬ khÝ; - Tõ ®ã nghiªn cøu gi¶i ph¸p sö lý bÒ mÆt l« sÊy b»ng ph−¬ng ph¸p phun phñ kim lo¹i phï hîp bao gåm lùa chän vËt liÖu phun phñ phï hîp; nghiªn cøu ®å g¸, chÕ ®é c«ng nghÖ phï hîp cho øng dông phun phñ bÒ mÆt l« sÊy trong thiÕt bÞ chÕ biÕn tinh bét biÕn tÝnh tiÒn hå hãa; - Thö nghiÖm phun trªn vËt mÉu t−¬ng øng ®Ó ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng øng dông. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò tµi, nhãm thùc hiÖn ®Ò tµi xin ®−îc c¶m ¬n Phßng thÝ nghiÖm träng ®iÓm c«ng nghÖ hµn vµ sö lý bÒ mÆt, ®Æc biÖt TS. KHKT Hoµng V¨n Ch©u ®· t− vÊn, cung cÊp tµi liÖu còng nh− phèi hîp thùc hiÖn thö nghiÖm phun phñ trªn vËt mÉu. Nghiªn cøu tæng quan øng dông c«ng nghÖ phun phñ kim lo¹i lªn bÒ mÆt chi tiÕt c¬ khÝ Tïy theo môc ®Ých sö dông, kÝch th−íc vµ ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña c¸c chi tiÕt mµ c¸c ph−¬ng ph¸p phñ bÒ mÆt chi tiÕt ®−îc øng dông cho phï hîp. Theo môc ®Ých sö dông líp phñ cã thÓ ®Ó b¶o vÖ hay trang trÝ, hay nh÷ng líp phñ ®Æc biÖt víi tÝnh chÊt chÞu ¨n mßn, mµi mßn, chÞu nhiÖt ®é cao… Cã thÓ ph©n ra lµm ba nhãm ph−¬ng ph¸p phñ bÒ mÆt chi tiÕt: - C¸c ph−¬ng ph¸p hãa häc vµ ®iÖn ly. - C¸c ph−¬ng ph¸p vËt lý. - C¸c ph−¬ng ph¸p c¬ häc. C¸c ph−¬ng ph¸p hãa häc vµ ®iÖn ly bao gåm: photphat hãa, sunfit hãa (ph−¬ng ph¸p hãa häc); m¹ niken, m¹ crom, oxit hãa (ph−¬ng ph¸p ®iÖn ly). Líp phñ photphat hãa (hay cßn gäi lµ tÈm photphat) dïng ®Ó trang trÝ vµ b¶o vÖ chèng rØ. Líp phñ sunfit hãa cã t¸c dông n©ng cao ®é bÒn mßn. C¸c líp phñ b»ng m¹ niken, m¹ crom, oxit hãa ®Òu cã t¸c dông trang trÝ, b¶o vÖ vµ chèng mµi mßn… C¸c ph−¬ng ph¸p phñ vËt lý bao gåm tr¸ng nh«m, nhóng kÏm, khuÕch t¸n (khuÕch t¸n bét nh«m, bét crom; tÈm c¸c bon, tÈm nit¬, tÈm hçn hîp cacbon - nit¬); t«i bÒ mÆt, phñ ch©n kh«ng,…C¸c líp phñ cña b»ng ph−¬ng ph¸p vËt lý cã ®é bÒn mßn, bÒn nhiÖt cao, tÝnh chèng rØ tèt… C¸c ph−¬ng ph¸p c¬ häc bao gåm phñ lªn bÒ mÆt chi tiÕt kim lo¹i nÒn kim lo¹i, hîp kim kh¸c cã tÝnh chÊt c¬ lý hãa tèt h¬n (nh− thÐp kh«ng rØ, 6
cr«m, niken, ®ång, ti tan…) b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p c¬ häc nh− c¸n, ®óc, hµn næ, phun phñ kim lo¹i. [1] 1.1 Mét sè ph−¬ng ph¸p phñ kim lo¹i th«ng dông 1.1.1 Tr¸ng kim lo¹i b»ng c¸ch nhóng Nhóng chïm chi tiÕt vµo kim lo¹i nãng ch¶y gäi lµ tr¸ng, ®©y lµ ph−¬ng ph¸p cò nhÊt ®Ó b¶o vÖ kim lo¹i chèng rØ sÐt. B»ng c¸ch nµy sÏ thu ®−îc c¸c líp b¶o vÖ, th«ng th−êng lµ kÏm, ch×, thiÕc… Ph−¬ng ph¸p nµy th−êng sö dông trong c¸c nhµ m¸y luyÖn kim. HiÖn nay, ng−êi ta th−êng dïng líp tr¸ng thiÕc cho ngµnh ®ãng ®å hép trong c«ng nghiÖp thùc phÈm…. 1.1.2 M¹ hãa häc kh«ng cã dßng ®iÖn §©y lµ ph−¬ng ph¸p míi nhÊt vµ rÊt cã ý nghÜa víi m¹ niken kh«ng cã dßng ®iÖn trong dung dÞch muèi niken. Líp m¹ nµy chØ h×nh thµnh trªn bÒ mÆt kim lo¹i. Ph−¬ng ph¸p nµy cho ta mét líp m¹ ®ñ lín vµ cã chiÒu dÇy ®Òu ®Æn ë trªn c¸c ®Ønh còng nh− trªn c¸c khe, lç…cña chi tiÕt cÇn m¹ 1.1.3 M¹ b»ng khuÕch t¸n Líp phñ ®−îc h×nh thµnh b»ng sù khuÕch t¸n cña mét sè kim lo¹i vµo kim lo¹i nÒn; sù khuÕch t¸n râ rÖt x¶y ra ë nhiÖt ®é cao. Khi tiÕn hµnh m¹ khuÕch t¸n, ®Çu tiªn ng−êi ta r¾c lªn vËt cÇn m¹ mét líp bét kim lo¹i cÇn phñ( kÏm, nh«m, crom..). Sau ®ã vËt ®−îc bao bäc b»ng mét m«i tr−êng b¶o vÖ ( th−êng lµ ch©n kh«ng) vµ ®em nung nãng. Líp phñ ®−îc h×nh thµnh kh«ng ph¶i lµ kim lo¹i nguyªn chÊt mµ lµ c¸c hîp kim t¹o thµnh tõ kim lo¹i bét vµ kim lo¹i nÒn… 1.1.4 M¹ trong ch©n kh«ng M¹ trong ch©n kh«ng lµ lµm bèc h¬i kim lo¹i trong ch©n kh«ng. Qu¸ tr×nh m¹ diÔn ra nh− sau: VËt liÖu chóng ta muèn lµm bèc h¬i nh− nh«m cã d¹ng c¸c khóc d©y nhá hoÆc bét, nã ®−îc nung nãng b»ng nhiÖt ®iÖn trë (vonfram, m«lip®en). VËt cÇn m¹ ®−îc treo trªn c¸n treo. Khi nhiÖt ®é ®¹t tíi nhiÖt ®é bèc h¬i cña nh«m, nh«m bèc h¬i vµ táa ra trong kh«ng gian ch©n kh«ng. H¬i kim lo¹i th©m nhËp (c¸c nguyªn tö kim lo¹i dïng ®Ó m¹ - ë ®©y lµ nguyªn tö nh«m) sÏ më réng theo tÊt c¶ c¸c h−íng trong kh«ng gian vµ va ®Ëp lªn bÒ mÆt vËt cÇn m¹. Sau ®ã sÏ ng−ng tô trªn nã, t¹o ra líp liªn kÕt. B»ng ph−¬ng ph¸p m¹ trong ch©n kh«ng cã kh¶ n¨ng m¹ nh÷ng líp kim lo¹i kh¸c nhau còng nh− c¸c vËt liÖu phi kim lo¹i…VËt ®−îc m¹ cã thÓ lµ kim lo¹i hay kh«ng ph¶i lµ kim lo¹i. Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc dïng nhiÒu trong trang trÝ, trong kü thuËt ®iÖn, quang häc… 7
1.1.5 M¹ ®iÖn: M¹ ®iÖn ( hay lµ m¹ ®iÖn hãa) ®−îc t¹o ra theo nguyªn lý cña sù ®iÖn ph©n. Nguyªn lý chung lµ: vËt cÇn m¹ (1) sÏ lµ cùc ©m, chóng ®−îc treo lªn nh÷ng thanh hoÆc èng ®ång hay nh«m (5). VËt cÇn m¹ ®−îc nhóng vµo bÓ ®iÖn ph©n (4) cã chøa chÊt ®iÖn ph©n (3). Bªn c¹nh ®ã chóng ta treo vµo bÓ nh÷ng ®Üa kim lo¹i cã vai trß cùc d−¬ng (h×nh 1). H×nh 1: Sù bè trÝ cùc anèt vµ cat«t trong bÓ m¹ [2] ChÊt ®iÖn ph©n chøa c¸c ion kim lo¹i cÇn m¹, th«ng th−êng cùc d−¬ng lµ nh÷ng kim lo¹i t−¬ng tù nh− kim lo¹i cÇn m¹. Khi nèi c¸c ®iÖn cùc vµo dßng ®iÖn mét chiÒu, dßng ®iÖn sÏ ®i qua bÓ. Lóc ®ã kim lo¹i cùc d−¬ng sÏ tho¸t ra vµ trªn bÒ mÆt cña vËt cÇn m¹ (cùc ©m) sÏ thu ®−îc mét líp m¹. VËt cÇn m¹ ph¶i dÉn ®iÖn. M¹ ®iÖn cã thÓ m¹ nh÷ng líp kim lo¹i kh¸c nhau nh−: m¹ niken, crom, ®ång kÏm, b¹c, vµng… Khi m¹ nh÷ng vËt cã h×nh d¹ng kh«ng ®ång ®Òu th× khã cã ®−îc mét líp m¹ cã chiÒu dÇy nh− nhau trªn toµn bé bÒ mÆt… Dïng m¹ ®iÖn ta cã thÓ thu ®−îc c¸c líp m¹ kh¸c nhau víi c¸c t¸c dung kh¸c nhau. Cô thÓ nh−: - Líp m¹ niken cã ®é bãng kh¸ tèt, th−êng dïng trong s¶n xuÊt c¸c dông cô ®iÖn… - Líp m¹ kÏm th−êng dïng cho c¸c vËt liÖu ®iÖn, c¸c tÊm thÐp víi môc ®Ých chèng rØ, ¨n mßn hãa häc. - Líp m¹ b¹c dïng trong ngµnh ®iÖn víi tÝnh dÉn ®iÖn tèt, bÒn hãa häc ( nh− dïng trong c¸c tiÕp ®iÓm tiÕp xóc ë c¸c dông cô m¸y ®iÖn, bãng ®Ìn ®iÖn tö…). - Líp m¹ cr«m lµ líp m¹ th«ng dông vµ ®−îc sö dông nhiÒu trong lÜnh vùc c¬ khÝ. Líp m¹ cr«m cã mµu tr¾ng, ¸nh xanh, ®é cøng cao, chèng mµi mßn c¬ häc tèt. Trong kh«ng khÝ cr«m rÊt bÒn v÷ng. Do crom dÔ bÞ thô 8
®éng, trªn bÒ mÆt cña nã ®−îc h×nh thµnh mét líp oxit rÊt máng, nh−ng rÊt kÝn, cã kh¶ n¨ng chèng ¨n mßn rÊt tèt. §é dµy líp m¹ cr«m cã thÓ cã thÓ thay ®æi phô thuéc vµo môc ®Ých sö dông. Cã thÓ ph©n m¹ cr«m thµnh bèn lo¹i theo môc ®Ých m¹ nh− sau: 1. M¹ crom trang trÝ ( m¹ trang søc) cã líp m¹ dµy 0.25-1µm. Tr−íc ®ã chi tiÕt th−êng ®−îc m¹ lãt Ni bãng hoÆc Cu- Ni bãng. 2. M¹ crom b¶o vÖ chèng ¨n mßn b»ng líp crom kÝn, kh«ng r¹n nøt, ®é dÇy líp m¹ ph¶i ≥9 µm. 3. M¹ crom chèng mµi mßn cho c¸c s¶n phÈm míi, lµm viÖc ma s¸t. Víi ®é dµy líp m¹ tõ 6 - 60µm, th«ng th−êng ®é dµy nµy lín h¬n 20µm sÏ t¨ng tuæi thä s¶n phÈm lªn 3-10 lÇn… 4. M¹ crom phôc håi kÝch th−íc cho c¸c chi tiÕt m¸y ®· mßn. Líp m¹ crom cøng nµy dµy tõ 30-200 µm … Líp m¹ crom lµm viÖc tèt ë nhiÖt ®é cao ( ≤500 0C), cã kh¶ n¨ng ph¶n x¹ ¸nh s¸ng lín ( ∼70% so víi g−¬ng b¹c) vµ kh«ng bÞ mê theo thêi gian. Nã còng cã ®é cøng rÊt cao(8000 - 10000N/mm2 ) vµ kh«ng hÒ bÞ suy gi¶m khi nhiÖt ®é lµm viÖc ch−a v−ît qua 350 0C. Líp m¹ crom cã hÖ sè ma s¸t rÊt bÐ vµ cã ®é g¾n b¸m rÊt tèt víi thÐp, kÒn, ®ång…[ 3 ] + M¹ ®iÖn cã −u ®iÓm: kh¸ th«ng dông hiÖn nay, gi¸ thµnh t−¬ng ®èi thÊp víi bÒ dµy líp m¹ máng, líp m¹ kh¸ ®ång ®Òu. + M¹ ®iÖn cã nh−îc ®iÓm: phô thuéc kh¸ nhiÒu vµo kÝch th−íc bÓ m¹ còng nh− c«ng suÊt cña biÕn ¸p. RÊt khã m¹ c¸c chi tiÕt ®¬n lÎ cã kÝch th−íc lín. §Æc biÖt kh«ng thÓ m¹ c¸c chi tiÕt cã kÝch th−íc lín h¬n bÓ m¹… 1.2 Phun phñ kim lo¹i lªn bÒ mÆt chi tiÕt c¬ khÝ Phun phñ kim lo¹i lªn bÒ mÆt chi tiÕt c¬ khÝ lµ mét trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p gia c«ng bÒ mÆt chi tiÕt c¬ khÝ ®−îc sö dông trong gÇn mét thÕ kû nay. C¸c ph©n tö kim lo¹i cÇn phun ®−îc ®−a tíi tr¹ng th¸i nãng ch¶y hoÆc gÇn nãng ch¶y, d−íi ¸p lùc cña kh«ng khÝ hoÆc hçn hîp khÝ ch¸y, c¸c phÇn tö kim lo¹i chuyÓn ®éng víi tèc ®é rÊt cao tíi bÒ mÆt vËt cÇn phun t¹o thµnh líp phñ bÒ mÆt (H×nh 2). . Nguån nhiÖt ®−îc sö dông cã thÓ tõ ngän löa khÝ ®èt hoÆc hå quang ®iÖn. Môc ®Ých cña phun phñ kim lo¹i nµy lµ b¶o vÖ chèng rØ c¸c kÕt cÊu, chi tiÕt c¬ khÝ lµm viÖc trong c¸c m«i tr−êng kh¾c nghiÖt, lµm t¨ng ®é cøng bÒ mÆt, ®Ó chèng mµi mßn… 9
H×nh 2: S¬ ®å nguyªn lý qu¸ tr×nh phun phñ [10] −u ®iÓm vµ nh−îc ®iÓm cña c«ng nghÖ phun phñ * C«ng nghÖ phun phñ cã nh÷ng −u ®iÓm so víi c¸c c«ng nghÖ kh¸c ë chç: + Cã thÓ phun phñ c¸c vËt liÖu rÊt kh¸c nhau trªn bÒ mÆt chi tiÕt… Nh− cã thÓ phñ kim lo¹i trªn kÝnh, v¶i, gç…. + Cã thÓ phun phñ lªn c¸c bÒ mÆt cña c¸c chi tiÕt lín mµ c¸c ph−¬ng ph¸p m¹ , nhóng, khuÕch t¸n kh«ng thÓ thùc hiÖn ®−îc (do kh«ng cã c¸c thiÕt bÞ phô trî thÝch hîp nh− bÓ chøa, thiÕt bÞ nung nãng…). + Phun phñ cho phÐp ta t¹o ra líp ®¾p víi chiÒu dÇy t−¬ng ®èi lín (øng dông trong phôc håi c¸c chi tiÕt bÞ mµi mßn…); + ThiÕt bÞ phun phñ kh¸ ®¬n gi¶n, gän nhÑ, cã thÓ dÔ dµng di chuyÓn; + Cã thÓ sö dông c¸c kim lo¹i, hîp kim kh¸c nhau hay hçn hîp cña chóng. Cã thÓ phun nhiÒu líp víi nh÷ng vËt liÖu kh¸c nhau nh»m cã ®−îc mét líp phñ cã c¸c tÝnh chÊt ®Æc biÖt; + Chi tiÕt sau khi ®−îc phun Ýt bÞ biÕn d¹ng; + B»ng ph−¬ng ph¸p phun cã thÓ s¶n xuÊt c¸c chi tiÕt cã h×nh d¹ng phøc t¹p, ng−êi ta phun lªn mÆt khu«n mÉu, sau khi phun khu«n mÉu ®−îc th¸o ra ®Ó l¹i líp vá t¹o thµnh tõ líp phun; + Qu¸ tr×nh c«ng nghÖ phun phñ b¶o ®¶m n¨ng suÊt cao vµ ®Æc tr−ng bëi khèi l−îng c«ng viÖc kh«ng lín. * C«ng nghÖ phun phñ cã nh÷ng nh−îc ®iÓm so víi c¸c c«ng nghÖ kh¸c ë chç: - Khi chi tiÕt phun nhá th× hiÖu qu¶ phun thÊp do tæn hao vËt liÖu phun lín; - Qu¸ tr×nh chuÈn bÞ bÒ mÆt tr−íc khi phun g©y « nhiÔm m«i tr−êng lµm viÖc; 10
- Khi phun, c¸c h¹t phun cã thÓ b¾n tung tãe, ®ång thêi cã thÓ t¹o c¸c hîp chÊt cã h¹i cho søc kháe cña ng−êi c«ng nh©n vËn hµnh; - ¶nh h−ëng ®Õn søc bÒn cña chi tiÕt, lµm gi¶m giíi h¹n mái cña chi tiÕt; - BÒ mÆt chi tiÕt tr−íc khi phun cÇn ph¶i ®−îc lµm s¹ch vµ t¹o nhÊp nh«; - §ßi hái tr×nh ®é tay nghÒ c«ng nh©n kü thuËt cao. Mét vµi thèng kª trªn thÕ giíi vÒ sö dông phun kim lo¹i trong mét sè lÜnh vùc nh− sau: - 65% cho viÖc b¶o vÖ chèng rØ c¸c thiÕt bÞ, cÊu tróc… - 35% cho viÖc phôc håi c¸c chi tiÕt m¸y mßn, trong ®ã sö dông nhiÒu tÝnh chÊt tr−ît (tÝnh chÞu mµi mßn) cña líp phun… [ 2 ] 1.2.1 C¸c ph−¬ng ph¸p phun phñ Ng−êi ph¸t minh ra ph−¬ng ph¸p phun phñ lµ «ng Max Schoop - kü s− Thôy SÜ vµo n¨m 1910. Theo ph−¬ng ph¸p cña «ng, kim lo¹i láng ®−îc rãt vµo luång kh«ng khÝ nãng tho¸t ra tõ vßi ®èt. D−íi t¸c dông cña luång khÝ nãng ¸p suÊt cao, kim lo¹i láng bÞ t¸ch thµnh tõng h¹t nhá b¾n vµo bÒ mÆt vËt cÇn phun. Dùa vµo nguån n¨ng l−îng ®−îc cung cÊp ®Ó lµm nãng chÈy vËt liÖu phun, cã thÓ ph©n thµnh hai nhãm phun phñ: phun ngän löa khÝ vµ phun ®iÖn. Trong c¸c m¸y phun ngän löa khÝ, nhiÖt ph¸t sinh bëi sù ®èt ch¸y hçn hîp khÝ ®èt vµ oxi. Ph−¬ng ph¸p nµy hiÖn nay cã øng dông rÊt réng r·i. Nã ®−îc dïng ®Ó phun vµ lµm nãng ch¶y c¸c hîp kim tù b¶o vÖ trªn nÒn niken, coban. Phun næ - dïng n¨ng l−îng næ cña hçn hîp khÝ axetylen vµ oxi còng thuéc nhãm nµy. Phun næ cã thÓ phun c¸c vËt liÖu cã nhiÖt ®é nãng chÈy cao nh− c¸c vËt liÖu gèm, cacbit kim lo¹i. Ph−¬ng ph¸p phun kim lo¹i b»ng hå quang ®iÖn lµ d¹ng cò nhÊt trong sè c¸c d¹ng phun phñ ®iÖn. §Ó æn ®Þnh qu¸ tr×nh phun, hiÖn nay ng−êi ta dïng hå quang dßng mét chiÒu trong c¸c m¸y phun kim lo¹i. Vµ gÇn ®©y thiÕt bÞ phun plasma dïng ®Ó phun c¶m øng tÇn sè cao cã kh¶ n¨ng øng dông c«ng nghÖ réng h¬n c¶. 1.2.1.1 Phun ngän löa khÝ: Khi phun ngän löa khÝ, nguån n¨ng l−îng nhiÖt ®−îc t¹o bëi sù ®èt ch¸y hçn hîp khÝ ch¸y víi oxi. Nguyªn lý b»ng ngän löa khÝ víi vËt liÖu phun d¹ng d©y c¬ b¶n nh− sau: VËt liÖu phun d¹ng d©y hay thanh ®−îc cÊp qua lç t©m cña má ®èt vµ nãng ch¶y trong ngän löa. Luång kh«ng khÝ nÐn lµm ph©n t¸n vËt liÖu phun 11
nãng chÈy thµnh c¸c h¹t nhá phñ trªn bÒ mÆt vËt cÇn phun. D©y ®−îc cÊp víi tèc ®é kh«ng ®æi nhê c¸c con l¨n dÉn ®éng cña ®éng c¬ ®iÖn hoÆc tuèc bin kh«ng khÝ. H×nh 3 Phun d©y b»ng ngän löa khÝ.[1] Nguyªn lý phun b»ng ngän löa khÝ víi vËt liÖu phun d¹ng bét nh− sau: Bét phun ch¶y tõ trªn xuèng bÞ kÐo theo bëi dßng khÝ t¶i ( Hçn hîp oxi- khÝ ch¸y) vµ r¬i vµo ngän löa. C¸c phÇn tö bét bÞ ®èt nãng vµ b¾n vµo bÒ mÆt vËt cÇn phun. H×nh 4: Nguyªn lý phun bét b»ng ngän löa khÝ [1] NhiÖt ®é ngän löa khÝ ®èt kh«ng qu¸ 2850oC, v× vËy kh«ng thÓ dïng ph−¬ng ph¸p phun ngän löa khÝ ®Ó phun c¸c vËt liÖu khã ch¶y. Tuy vËy ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc øng dông réng r·i v× c«ng nghÖ rÊt ®¬n gi¶n vµ chi phÝ vËn hµnh thÊp. 12
Nguyªn lý phun næ nh− sau: Oxi vµ axetylen víi tû lÖ khèi l−îng chÝnh x¸c ®−îc cÊp vµo buång 3 cã ®−êng kÝnh 25mm, ®−îc lµm m¸t b»ng n−íc (h×nh 5a). Sau ®ã bét phun (vÝ dô: cacbit vonfram) ®−îc cÊp vµo buång cïng víi khÝ nit¬ (h×nh 5b). Ng−êi ta phãng tia löa ®iÖn vµo buång hçn hîp khÝ chøa bét phun (h×nh 5c). Hçn hîp khÝ ph¸t næ, sinh nhiÖt vµ sãng va ®Ëp, ®èt nãng vµ phãng c¸c phÇn tö bét trªn vµo mÆt chi tiÕt cÇn phun (h×nh 5d) H×nh 5: S¬ ®å nguyªn lý phun næ [1] Phun næ ®−îc øng dông ®Ó phun c¸c líp cøng vµ chÞu mµi mßn tõ bét cacbit kim lo¹i… C¸c líp phun næ cã ®é chÆt cao vµ ®é b¸m dÝnh cao, c¸c chi tiÕt cÇn phñ hÇu nh− kh«ng bÞ biÕn d¹ng vµ kh«ng thay ®æi c¸c tÝnh chÊt c¬ lý kh¸c. Nh−îc ®iÓm cña phun næ lµ tiÕng ån lín (tíi 140dB ) vµ gi¸ thµnh cao… 1.2.1.2 Phun ®iÖn Phun hå quang ®iÖn. M¸y phun hå quang ®iÖn theo nguyªn lý sau (theo h×nh 6): d©y phun ®−îc cÊp qua hai èng dÉn d©y (2). C¸c d©y phun còng lµ d©y dÉn ®iÖn, khi hai ®Çu d©y gÇn chËp nhau th× hå quang ®iÖn xuÊt hiÖn. èng dÉn kh«ng khÝ nÐn n»m gi÷a hai èng d©y, luång khÝ nÐn thæi t¸ch c¸c giät kim lo¹i khái c¸c ®iÖn cùc t¹o thµnh c¸c phÇn tö kim lo¹i nãng chÈy bay ®Õn b¸m vµo bÒ mÆt cña vËt cÇn phun. 13
H×nh 6 S¬ ®å nguyªn lý phun hå quang ®iÖn[1] ¦u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p phun hå quang ®iÖn lµ n¨ng suÊt cao, cã kh¶ n¨ng rót ng¾n thêi gian phun, chi phÝ vËn hµnh m¸y phun kh«ng lín. Nh−îc ®iÓm cña nã lµ sù qu¸ nhiÖt vµ oxi hãa vËt liÖu phun khi tèc ®é cÊp d©y phun bÐ, cho nªn nguyªn tè hîp kim bÞ ch¸y kh¸ nhiÒu… Phun plasma. ChÊt khÝ mµ trong ®ã phÇn lín c¸c nguyªn tö hoÆc ph©n tö bÞ ion hãa vµ nång ®é c¸c ®iÖn tö, ion ©m b»ng nång ®é c¸c ion d−¬ng, gäi lµ plasma. C¸c d¹ng phãng ®iÖn trong c¸c chÊt khÝ , trong ®ã cã c¶ phãng ®iÖn hå quang, ®−îc øng dông réng r·i nhÊt ®Ó t¹o plasma. Khi mét chÊt khÝ víi c¸c ph©n tö t¹o bëi nhiÒu nguyªn tö ®−îc ®èt nãng tíi nhiÖt ®é trªn 1000oK, th× x¶y ra qu¸ tr×nh ph¸ hñy c¸c liªn kÕt ph©n tö vµ chÊt khÝ chuyÓn sang tr¹ng th¸i ion. NhiÖt ®é cña qu¸ tr×nh ®ã - gäi lµ qu¸ tr×nh ph©n ly- ®−îc x¸c ®Þnh bëi chÊt khÝ vµ ¸p suÊt. Khi nhiÖt ®é tiÕp tôc t¨ng, c¸c ®iÖn tö t¸ch khái nguyªn tö vµ x¶y ra sù ion hãa nguyªn tö ®ã. ¦u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ cho phÐp phun c¸c vËt liÖu kh¸c nhau (kim lo¹i, gèm, vËt liÖu h÷u c¬), líp phun plasma cã ®é b¸m tèt, ®é chÆt cao. Nh−îc ®iÓm lµ n¨ng suÊt phun thÊp, cã tiÕng ån cao, tia cùc tÝm m¹nh, gi¸ thµnh vµ chi phÝ vËn hµnh thiÕt bÞ cao… 14
H×nh 7 S¬ ®å hÖ thèng phun plasma ®ång bé [1] Phun c¶m øng tÇn sè cao. Nguyªn lý cña ph−¬ng ph¸p nµy nh− sau: Lâi c¶m øng(d©y phun) bÞ ®èt nãng ch¶y bëi dßng ®iÖn c¶m øng xuÊt hiÖn do t¸c dông cña tõ tr−êng khi cã dßng ®iÖn tÇn sè cao ch¹y qua cuén d©y. Kim lo¹i nãng chÈy bÞ t¸ch thµnh h¹t vµ chuyÓn ®éng víi tèc ®é cao tíi bÒ mÆt vËt cÇn phun nhê luång kh«ng khÝ ¸p suÊt cao. Qu¸ tr×nh phun diÔn ra trong buång kÝn chøa khÝ tr¬. ¦u ®iÓm cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ líp phñ chøa Ýt t¹p chÊt oxit, ®é b¸m cña nã víi kim lo¹i nÒn cao, c¸c nguyªn tè hîp kim Ýt bÞ ch¸y. Nh−ng nh−îc ®iÓm cña nã lµ n¨ng suÊt phun kh«ng cao. 1.2.2 VËt liÖu phun phñ VËt liÖu dïng trong phun phñ kim lo¹i rÊt ®a d¹ng cã thÓ lµ kim lo¹i, oxit kim lo¹i, hîp kim, cacbit hay gèm ë c¸c d¹ng d©y phun, bét phun hay thanh phun ®−îc sö dông trong nh÷ng øng dông phï hîp vµ trªn c¸c thiÕt bÞ phun t−¬ng øng. 1.2.2.1 D©y phun: Khi phun hå quang, phun ngän löa khÝ vµ phun c¶m øng tÇn sè cao, ng−êi ta sö dông chñ yÕu d©y kim lo¹i lµm vËt liÖu phun. ViÖc sö dông d©y cho phÐp cung cÊp liªn tôc vµ ®iÒu hßa vËt liÖu phun vµo má ®èt, n©ng cao tÝnh æn ®Þnh cña qu¸ tr×nh phun vµ chÊt l−îng líp phun. Cã nhiÒu lo¹i d©y dïng ®Ó phun. C¸c d©y phun nµy ®−îc s¶n xuÊt tõ c¸c nhµ m¸y luyÖn kim theo yªu cÇu cña ®¬n ®Æt hµng. 15
1.2.2.2 Bét phun Trong nhiÒu tr−êng hîp, vËt liÖu phun cã thÓ lµ d¹ng bét. ¦u ®iÓm c¬ b¶n cña ph−¬ng ph¸p phun bét lµ gi¸ thµnh thÊp, sù ®¬n gi¶n cña c«ng nghÖ s¶n xuÊt bét kim lo¹i, hîp kim… Víi mét sè vËt liÖu, b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p c«ng nghÖ th«ng th−êng kh«ng thÓ s¶n xuÊt ®−îc thµnh d©y hay thanh do ®é cøng vµ ®é gißn cao cña chóng. Nh−îc ®iÓm cña phun bét lµ víi cïng mét nguån nhiÖt, c¸c líp phñ b»ng d©y cã ®é chÆt lín h¬n, chøa l−îng oxit nhá h¬n so víi líp phñ bét cïng lo¹i vËt liÖu ®ã. Vµ sù phøc t¹p trong viÖc ®¶m b¶o cÊp bét æn ®Þnh vµo ngän löa phun... 1.2.2.3 Thanh phun C¸c thanh phun ®−îc s¶n xuÊt víi ®−êng kÝnh 3,2mm; 4,8mm; 6,4mm vµ chiÒu dµi 305mmm; 457mm; 610mm. §Ó s¶n xuÊt chóng ng−êi ta th−êng sö dông c¸c oxit d¹ng bét. C¸c thanh ®−îc t¹o h×nh tõ c¸c oxit bét mÞn vµ c¸c chÊt liªn kÕt, sau ®ã ®−îc thiªu kÕt. Chóng ®−îc s¶n xuÊt bëi h·ng “Norton” cña Mü vµ cã tªn gäi “Rokide”. §Ó phun b»ng ngän löa khÝ oxi- axetylen, ng−êi ta s¶n xuÊt c¸c thanh tõ vËt liÖu sau ®©y: oxit nh«m (Rokide A), silicat ziriconi(Rokide ZS); ®ioxit ziriconi( Rokide Z), oxit crom( Rikide C), oxit magie( Rokide MA)...[1] 1.2.3 Quy tr×nh phun phñ kim lo¹i lªn bÒ mÆt chi tiÕt c¬ khÝ Lµm s¹ch bÒ mÆt líp nÒn Æ T¹o nh¸m bÒ mÆt líp nÒn Æ Phun phñ ÆGia c«ng tinh bÒ mÆt chi tiÕt sau khi phun 1.2.3.1 ChuÈn bÞ bÒ mÆt phun CÇn chó ý lµ ®¹i bé phËn c¸c liªn kÕt cña líp phun víi nÒn lµ liªn kÕt c¬ häc. Cho nªn cÇn t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc gi÷a vËt cÇn phun vµ líp phun, v× vËy cÇn lµm sÇn sïi bÒ mÆt tr−íc khi phun. §ång thêi nªn t¹o tÝnh ho¹t hãa cao cña bÒ mÆt vËt cÇn phñ ®Ó cã ®−îc nh÷ng liªn kÕt hãa häc gi÷a líp phun vµ kim lo¹i nÒn, cho nªn cÇn lµm s¹ch vËt cÇn phun. Qu¸ tr×nh chuÈn bÞ bÒ mÆt th−êng theo quy tr×nh sau: • Lµm s¹ch bÒ mÆt vËt cÇn phñ Tïy theo ®é b¸m bÈn cña vËt phñ mµ dïng mét hay tÊt c¶ c¸c ph−¬ng ph¸p sau ®©y: - Röa: NÕu cã dÇu mì th× th−êng tÈy röa b»ng c¸ch c¹o, röa n−íc xµ phßng hay c¸c chÊt hßa tan nh−: tricloetylen….Sau cïng röa b»ng n−íc; - §èt nãng: C¸c chi tiÕt bÞ rç hoÆc ®óc gang…cã thÓ chøa dÇu mì trong c¸c lç rç, khi phun phñ do bÞ ®èt nãng chóng sÏ tho¸t ra bÒ mÆt lµm gi¶m ®é b¸m cña líp phun víi nÒn. Cho nªn cÇn ®èt nãng chi tiÕt tíi 250- 300 oC ®Ó dÇu mì ch¸y hÕt; 16
- Phun c¸t: §Æc biÖt khi c¸c chi tiÕt cã h×nh d¸ng phøc t¹p hay bÒ mÆt chi tiÕt cã c¸c mµng oxit… cã thÓ dïng phun c¸t th¹ch anh hay m¹t thÐp ®Ó lµm s¹ch chi tiÕt; - Ng©m: Ng©m kim lo¹i lµ mét ph−¬ng ph¸p lµm s¹ch b»ng hãa chÊt. Qua ®ã c¸c chÊt bÈn v« c¬ (oxit, vÈy, rØ…) sÏ ®−îc lµm s¹ch khái vËt cÇn phun, trõ dÇu mì. C¸c oxit bÞ khö sÏ hßa tan trùc tiÕp vµo dung dich axit. Do vËy, sau khi ng©m vËt cÇn phun ph¶i ®−îc tr¸ng l¹i thËt kü…. • T¹o nh¸m bÒ mÆt Nguyªn c«ng nµy b¶o ®¶m ®é bÒn, ®é dÝnh kÕt cña kim lo¹i phñ víi bÒ mÆt chi tiÕt ®−îc phñ. T¹o nh¸m th−êng b»ng phun c¸t, phun h¹t kim lo¹i hay phun bi, c¾t ren, gia c«ng tia löa ®iÖn. Khi phñ líp dÇy th−êng dïng c¸c ph−¬ng ph¸p nh− c¾t ren trßn, c¾t ren b»ng cïng viÖc söa l¹i ®Ønh ren…Qua thùc nghiÖm, ng−êi ta thÊy kÕt qu¶ tèt nhÊt nhËn ®−îc khi kÝch th−íc cña c¸c phÇn tö kim lo¹i ®−îc phñ nhá h¬n phÇn rçng cña c¸c r·nh nhÊp nh« trªn bÒ mÆt do nguyªn c«ng chuÈn bÞ t¹o ra trong mét kho¶ng nhÊt ®Þnh HiÖn nay cã c¸c ph−¬ng ph¸p sau ®©y ®−îc dïng ®Ó gia c«ng bÒ mÆt tr−íc khi phun: phun h¹t (c¸t, bi, h¹t kim lo¹i, oxit kim lo¹i); c¬ khÝ; phun líp máng molip®en b¸m ch¾c víi nÒn; tia löa ®iÖn; hãa häc. 1.2.3.2 Phun phñ kim lo¹i Sau khi lµm s¹ch vµ t¹o nh¸m chi tiÕt, cÇn tiÕn hµnh phun ngay, cµng sím cµng tèt. Thêi gian d·n c¸ch kh«ng nªn qu¸ 1-2 giê. §é b¸m gi÷a líp phun vµ chi tiÕt tèt nhÊt nÕu chØ phun mét lÇn ®· ®¹t ®−îc ®é dµy yªu cÇu. NÕu ph¶i phun nhiÒu l−ît, gi÷a c¸c líp phun sÏ bÞ ng¨n c¸ch bëi mét líp bôi c¸c h¹t kim lo¹i, lµm gi¶m thÊp ®é dÝnh b¸m gi÷a c¸c líp. §èi víi nh÷ng chi tiÕt cã d¹ng trßn xoay, chóng ®−îc cÆp trªn m¸y tiÖn, cßn ®Çu phun ®−îc g¾n trªn xe dao. Lóc ®ã chi tiÕt quay trßn vµ ®Çu phun di ®éng däc theo trôc chi tiÕt t¹o ra mét líp phun trßn ®Òu. Cßn víi nh÷ng chi tiÕt kh«ng cã d¹ng trßn xoay th× dïng ®Çu phun cÇm tay, lóc ®ã ®Çu phun sÏ ®−îc c«ng nh©n ®iÒu khiÓn ®Ó phun vµo toµn bé bÒ mÆt chi tiÕt. 1.2.3.3 Gia c«ng tinh bÒ mÆt chi tiÕt sau khi phun Chi tiÕt c¬ khÝ sau khi phun phñ cã thÓ gia c«ng tinh b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p phï hîp nh− mµi, ®¸nh bãng cho ®¹t yªu cÇu kü thuËt. 17
1.3 T×nh h×nh øng dông c«ng nghÖ phñ bÒ mÆt chi tiÕt ë ViÖt nam ë c¸c n−íc tiªn tiÕn nh− Anh, Mü, §øc… c¸c c«ng ty dÉn ®Çu trong lÜnh vùc phun phñ nh− PRAXAIR-TAFA, Sulzer METCO, MOGUL Metallizing GMBH… liªn tôc nghiªn cøu ph¸t triÓn vËt liÖu phun còng nh− c¸c thiÕt bÞ phôc vô phun phñ kim lo¹i. §ång thêi t×m ®−îc øng dông thùc tiÔn trong sö lý bÒ mÆt cña ph−¬ng ph¸p nµy. ë n−íc ViÖt nam ta, víi tÝnh chÊt khÝ hËu nhiÖt ®íi, kh«ng khÝ cã ®é Èm cao, v× vËy ®iÒu kiÖn ®Ó ph¸t sinh vµ ph¸t triÓn rØ rÊt m¹nh. Do vËy, c¸c chi tiÕt, m¸y mãc lµm viÖc ë n−íc ta nhanh chãng bÞ rØ ph¸ háng… Trong khi ®ã do ®iÒu kiÖn h¹n chÕ, chuyªn m«n xö lý bÒ mÆt kim lo¹i ë ta ch−a ph¸t triÓn m¹nh vµ kÞp thêi víi t×nh h×nh ph¸t triÓn khoa häc kü thuËt hiÖn ®¹i. HiÖn nay chóng ta ®ang øng dông c¸c ph−¬ng ph¸p c«ng nghÖ nh−: m¹ crom, ni ken; s¬n tÜnh ®iÖn; b−íc ®Çu øng dông phun phñ hå quang, phun phñ næ; c¸c c«ng nghÖ thÊm trong mét sè lÜnh vùc, chñ yÕu trong chèng ¨n mßn hãa häc… Kü thuËt m¹ c¸c kim lo¹i Niken, Crom hiÖn nay ®−îc sö dông kh¸ réng r·i. HiÖn nay c¸c chi tiÕt m¹ Crom, Niken th−êng lµ c¸c trôc, ®Çu trôc, trèng cña l« c¸n giÊy, c¸n v¶i… KÝch th−íc c¸c bÓ m¹ th−êng chØ ®Ó phô vô m¹ nh÷ng chi tiÕt cã chiÒu dµi tíi 2,5m nh−ng ®−êng kÝnh l¹i kh«ng ®¸ng kÓ, chØ kho¶ng ∼300mm… Trong lÜnh vùc phun phñ th× míi ë giai ®o¹n b−íc ®Çu, chóng ta ®· øng dông phun phñ mét sè lÜnh vùc nh− phñ kÏm lªn bÒ mÆt tÊm kim lo¹i víi môc ®Ých chèng oxy hãa nh−: Phun phñ hÖ thèng cöa phai t¹i cèng L©n (Th¸i B×nh) víi diÖn tÝch trªn 2000m2 ®· ®−îc phñ mét líp b¶o vÖ. Líp b¶o vÖ gåm hai líp thµnh phÇn : líp trong lµ líp phun kÏm, cã chiÒu dµy líp phun 100-150 µm; líp ngoµi- epoxy víi chiÒu dµy kho¶ng 0,8-1 mm. HÖ thèng cöa ph¶i lµm viÖc trong m«i tr−êng n−íc lî trong suèt thêi gian trªn 15 n¨m vÉn gi÷ ®−îc tr¹ng th¸i bÒ mÆt tèt [1]. Phun phñ kim lo¹i ®· b−íc ®Çu ®−îc ¸p dông ®Ó phôc håi, söa ch÷a mét sè chi tiÕt m¸y trong ngµnh dÇu khÝ, ®ãng tµu (Phßng TNT§ c«ng nghÖ hµn vµ sö lý bÒ mÆt)…. Trong c¸c n¨m võa qua, khi nghiªn cøu thö nghiÖm l« sÊy tinh bét biÕn tÝnh tiÒn hå hãa. ViÖn nghiÖn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y n«ng nghiÖp cña Bé C«ng th−¬ng ®· chÕ t¹o c¸c l« sÊy cã kÝch th−íc ®−êng kÝnh tõ φ360 mm tíi φ500 mm. C¸c l« sÊy nµy sau khi gia c«ng c¬ ®· ®−îc m¹ Cr«m cøng. C¸c l« sÊy ®ã lµm viÖc t−¬ng ®èi tèt, ®¸p øng ®−îc c¸c yªu cÇu ®Ò ra cña ®Ò tµi [4,5]. VËy nh−ng ®Ó chÕ t¹o, gia c«ng thiÕt bÞ chÕ biÕn tinh bét biÕn tÝnh tiÒn hå hãa quy m« c«ng nghiÖp víi c¸c l« sÊy cã ®−êng kÝnh kho¶ng 1000- 1500mm, dµi tíi trªn 3000mm…. th× hiÖn t¹i ch−a cë së m¹ nµo t¹i miÒn B¾c ViÖt nam cã thÓ ®¸p øng ®−îc. Cho tíi thêi ®iÓm hiÖn nay, trªn c¸c bÓ m¹ s½n cã cña c¸c doanh nghiÖp chØ cã thÓ m¹ Cr«m cøng l« sÊy víi ®−êng kÝnh lín nhÊt lµ 500 mm víi chiÒu dµi tíi 2,5m. 18
§Ó cã thÓ chÕ t¹o thiÕt bÞ chÕ biÕn tinh bét biÕn tÝnh tiÒn hå hãa quy m« c«ng nghiÖp, c¸c l« sÊy cã kÝch th−íc lín (®−êng kÝnh ®Õn 1500mm vµ chiÒu dµi l« ®Õn 40000mm), cÇn thiÕt ¸p dông c«ng nghÖ phun phñ thay thÕ cho ph−¬ng ph¸p m¹ Cr«m cøng trong sö lý bÒ mÆt ngoµi l« sÊy tinh bét. VËy nªn, ®ßi hái cÇn cã sù nghiªn cøu chuyªn s©u nh− vËt liÖu phñ, ®Æc biÖt ®å g¸ phï hîp cÇn thiÕt cho viÖc thùc hiÖn phun phñ kim lo¹i lªn bÒ mÆt ngoµi l« sÊy, còng nh− c¸c chÕ ®é c«ng nghÖ phun phñ thÝch hîp. Nghiªn cøu gi¶i ph¸p sö lý bÒ mÆt l« sÊy trong thiÕt bÞ chÕ biÕn tinh bét biÕn tÝnh tiÒn hå hãa b»ng ph−¬ng ph¸p phun phñ kim lo¹i thay thÕ m¹ cr«m ThiÕt bÞ chÕ biÕn tinh bét biÕn tÝnh tiÒn hå hãa kiÓu l« sÊy (H×nh 8), sö dông mét hoÆc hai l« sÊy quay ng−îc chiÒu nhau. L« sÊy cã kÕt cÊu h×nh trô rçng kÝn. L« sÊy ®−îc cÊp nhiÖt th«ng qua viÖc cÊp h¬i n−íc b·o hßa tíi ¸p suÊt 8 kg/cm2 vµo trong lßng l« sÊy. DÞch tinh bét ®−îc r¶i mét líp máng, ®Òu lªn bÒ mÆt l« t¹i khe hë gi÷a hai l« sÊy. D−íi t¸c dông cña nhiÖt ®é trªn bÒ mÆt l« sÊy, dÞch tinh bét ®−îc hå hãa vµ sÊy kh«. S¶n phÈm, tinh bét biÕn tÝnh tiÒn hå hãa ®−îc t¸ch ra khái l« sÊy nhê dao n¹o Ðp tú s¸t vµo mÆt ngoµi cña l«. H×nh 8: S¬ ®å nguyªn lý thiÕt bÞ chÕ biÕn TBBT tiÒn hå hãa Nh− vËy, trong qu¸ tr×nh lµm viÖc l« sÊy chÞu t¸c ®éng cña c¸c yÕu tè: ¸p suÊt trong lßng l« sÊy cao, nhiÖt ®é cao (tíi 180 0C), t¸c ®éng ¨n mßn do nhiÖt Èm vµ chÞu mµi mßn do dao n¹o Ðp tú vµo bÒ mÆt ngoµi cña l«. S¶n phÈm t¹o ra trªn l« sÊy cã yªu cÇu vÒ an toµn vÖ sinh thùc phÈm. Tãm l¹i, bÒ mÆt l« sÊy cÇn ®¸p øng c¸c yªu cÇu kü thuËt nh− chÞu nhiÖt, chÞu ¨n mßn, chÞu mµi mßn c¬ khÝ, vµ ®¶m b¶o tiªu chuÈn vÖ sinh an toµn thùc phÈm. §Ó ®¸p øng nh÷ng yªu cÇu trªn, bÒ mÆt l« sÊy cã thÓ ®−îc m¹ cr«m cøng. VËt liÖu cr«m cã tÝnh chÊt chÞu ¨n mßn, mµi mßn còng nh− cã kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt. Tuy vËy, khi l« sÊy cã kÝch th−íc lín, chi phÝ cho viÖc m¹ cr«m cøng lªn bÒ mÆt ngoµi l« sÏ rÊt lín. H¬n n÷a, vÒ mÆt kü thuËt, trong n−íc hiÖn ch−a cã kh¶ n¨ng m¹ chi tiÕt nh− vËy. Trªn thÕ giíi, ®Ó sö lý bÒ mÆt nh− l« sÊy, gi¶i ph¸p hiÖn nay th−êng ®−îc dïng lµ phun phñ kim lo¹i thay thÕ cho m¹ cr«m cøng. 19
1.4 Lùa chän vËt liÖu, thiÕt bÞ phun phñ phï hîp VËt liÖu dïng cho phun phñ còng nh− thiÕt bÞ phun phï hîp ®−îc c¸c nhµ cung cÊp (PRAXAIR-TAFA, Sulzer METCO, MOGUL Metallizing GMBH…) nghiªn cøu chuyªn s©u vµ cã nh÷ng chØ dÉn trong tõng ph¹m vi øng dông. VËt liÖu sö dông cho phun phñ bÒ mÆt ®Òu ®−îc c¸c nhµ cung cÊp ph©n lo¹i lµm 3 nhãm chÝnh theo môc ®Ých sö dông: • Nhãm vËt liÖu gèm, oxit kim lo¹i: sö dông cho phñ c¸ch ly hay b¶o vÖ chi tiÕt nÒn. Sau khi phñ kh«ng cÇn gia c«ng; • Nhãm kim lo¹i vµ hîp kim: Nhãm nµy t−¬ng ®èi ®a d¹ng, cã thÓ chØ lµ nh÷ng kim lo¹i nh− kÏm dïng ®Ó phñ b¶o vÖ chèng «xy hãa trong ®iÒu kiÖn m«i tr−êng hay cã thÓ lµ hîp kim tõ nhiÒu kim lo¹i nh−: niken, cr«m, volfram, molipden, mangan, silic, ®ång, nh«m , s¾t… víi môc ®Ých b¶o vÖ chèng «xy hãa, t¨ng ®é cøng, ®é mµi mßn th«ng th−êng, chÞu nhiÖt… tïy thuéc vµo thµnh phÇn c¸c kim lo¹i trong hîp kim. Nhãm nµy ®−îc ph©n theo kim lo¹i nÒn, kim lo¹i mµ trong ®ã lµ thµnh phÇn chñ yÕu nh−: + Trªn nÒn kim lo¹i s¾t: víi môc ®Ých sö dông chñ yÕu lµm t¨ng ®é cøng bÒ mÆt chi tiÕt nÒn; + Trªn nÒn Niken, ®ång: chñ yÕu ®Ó t¨ng kh¶ n¨ng chèng rØ, oxy hãa bÒ mÆt chi tiÕt; + Trªn nÒn Coban: môc ®Ých lµm t¨ng ®é cøng bÒ mÆt, chÞu nhiÖt. • Nhãm cacbit: Nhãm nµy cã chøa cacbit cr«m (Cr3C2) hoÆc cacbit volfram (WC), kÕt hîp víi Ni, Cr, Co. Nhãm nµy ®−îc sö dông ®Ó lµm t¨ng kh¶ n¨ng chÞu mµi mßn, ¨n mßn còng nh− chÞu nhiÖt ®é cao cña chi tiÕt. §©y còng lµ nhãm vËt liÖu ®−îc dïng ®Ó thay thÕ cho m¹ cr«m cøng. Dùa trªn c¸c nhãm vËt liÖu dïng trong phun phñ còng nh− c¸c nghiªn cøu vÒ thay thÕ m¹ cr«m cøng b»ng ph−¬ng ph¸p phun phñ kim lo¹i lªn bÒ mÆt ngoµi chi tiÕt [7], [8], [11], cã thÓ thÊy ®−îc kh¶ n¨ng thay thÕ viÖc m¹ cr«m lªn bÒ mÆt l« sÊy b»ng phñ vËt liÖu cacbit crom hay cacbit volfram. Chi tiÕt ®−îc phñ cacbit crom hay cacbit volfram ®Òu cã kh¶ n¨ng chÞu mµi mßn, ¨n mßn còng nh− chÞu nhiÖt ®é cao. Chi tiÕt ®−îc phñ cacbit volfram cã kh¶ n¨ng chÞu mµi mßn cao h¬n so víi ®−îc phñ cacbit crom, nh−ng kh¶ n¨ng chèng oxy hãa kÐm h¬n. Sau khi phun, ®Ó gia c«ng bÒ mÆt chi tiÕt ®−îc phñ cacbit volfram cÇn ®Õn ®¸ mµi kim c−¬ng, trong khi cã thÓ dïng ®¸ mµi cacbit silic cho gia c«ng chi tiÕt ®−îc phñ cacbit crom. Víi nh÷ng ph©n tÝch nh− vËy, nhãm thùc hiÖn ®Ò tµi lùa chän vËt liÖu phun phñ Cacbit cr«m cho l« sÊy trong thiÕt bÞ chÕ biÕn tinh bét biÕn tÝnh tiÒn hå hãa. VËt liÖu phun cacbit cr«m th«ng dông ®−îc chän 75Cr3C2- 25NiCr (75% Cacbit cr«m, 25% niken-Cr«m). M· vËt liÖu t−¬ng øng theo 20