Sulautuspinnoitus

Kylmäpinnoitus ja kuumapinnoitus eli sulautuspinnoitus

Termiset ruiskutuspinnoitusmenetelmät jaotellaan työkappaleen lämpötilan mukaan kahteen alaryhmään: kylmäpinnoitukseen ja kuumapinnoitukseen eli sulautuspinnoitukseen.

Kylmäpinnoitusmenetelmää käytetään yleisimmin. Kylmäpinnoituksessa työkappaleen – pinnoitettavan kohteen – lämpötila on yleensä 50°C - 150 °C (reilusti alle 200°C). Kylmäpinnoitusmenetelmässä käytettävä alhainen lämpötila ei aiheita merkittäviä rakenne- tai muodonmuutoksia pinnoitettavalle perusaineelle, joten se soveltuu lämpöherkille pinnoituskohteille.

Sulautuspinnoitusmenetelmää eli kuumapinnoitusmenetelmää käytettäessä pinnoitelisäaine ruiskutetaan pinnoitettavan kappaleen pinnalle, ja ruiskutus tehdään tavallisesti liekkiruiskutusmenetelmällä. Pinnoituksen jälkeen kappaleelle tehdään lämpökäsittely eli sulautuskäsittely: pinnoitekerros sulautetaan eli sintrataan, jolloin pinnoitteen ja pinnoitetun perusaineen välille syntyy metallurginen liitos. Pinnoite myös tiivistyy sulatuskäsittelyssä. Sulatuskäsittelyssä pinnoitettava kappale kuumenee tavallisesti 1000…1100°C. Pinnoitteen ja pinnoitettavan materiaalin välinen liitos on luja.

Kuumapinnoitus- eli sulautuspinnoitusmenetelmä

Sulautuspinnoituksessa voidaan käyttää jauheliekkiruiskutusmenetelmää. Pinnoitelisäaineena käytetään tällöin tiettyjä nikkelipohjaisia pinnoitemateriaaleja. Kuumapinnoitusta valmistettaessa pinnoitettava kohde lämpökäsitellään (n. 1000°C), jotta pinnoitelisäaine saadaan sulautumaan pinnoitettavaan materiaaliin. Sulautus- eli kuumapinnoitus ei sovi kohteille, joiden muodon täytyy säilyä muuttumattomana. Pinnoitelisäaineina käytetään erilaisia metalleja, keraameja sekä muoveja.

Jauheliekkiruiskutus (powder flame spraying)

Jauheliekkiruiskutusmenetelmässä käytetään asetyleeni-happiseosta. Palavaan seokseen johdetaan lisäainepulveri, joka sulaa liekissä. Liekin säätämiseen ja lisäämiseen käytetään paineilmaa. Tarvittaessa lisäainehiukkasten ruiskuttamisessa käytetään lisäkaasua, joka voi olla esimerkiksi typpeä tai argonia.

Sula lisäainejauhe kiinnittyy pinnoitettavan materiaalin pintaan. Pinta on esikäsitelty pinnoitusta varten sopivalla tavalla.

Jauheliekkiruiskutuksessa liekin lämpötila on hieman yli 3000°C. Pinnoitelisäainepartikkelien nopeus on 60…70 m/s.

Kuumaruiskutus

Kuumaruiskutusmenetelmässä pinnoitettava perusaine diffundoituu korkean lämpötilan takia sulaan pinnoiteaineeseen. Diffuusio saadaan aikaan kuumentamalla pinnoitetta heti ruiskutuksen jälkeen. Kuumentaminen tehdään joko polttimella tai uunissa ja kuumentamislämpötila on 1000…1300°C.

Kuumaruiskutusmenetelmä on päällehitsausmenetelmä. Menetelmällä valmistetun pinnoitteen tiiveys ja tartunta ovat hitsaukseen verrattavissa. Korkean työlämpötilan takia pinnoitettavaan kohteeseen saattaa syntyä mikrorakennemuutoksia, pinnoitettava kappale saattaa vääntyillä tai aiheutuu muita muutoksia, jotka ovat ei-toivottuja ja vahingollisia.

Kuumaruiskutusmenetelmä/hitsausruiskutus: hitsausruiskutuksessa käytetään mukautettua happi-asetyleeni-poltinta: metallipulveri syötetään polttimen liekkiin. Sulasta pinnoitelisäaineesta muodostuu pinnoitteen, ja pinnoitteen ja pinnoitettavan materiaalin välisestä liitoksesta muodostuu diffuusion ja seostumisen takia luja. Pinnoitteesta tulee myös hyvin tasainen. Kuumaruiskutuksella valmistetun pinnoitteen paksuus on 0,2…12 mm. Menetelmässä käytettävän pinnoitelisäainepulverin pitää sisältää booria, piitä tms. fluxi-ainetta.

Kuumaruiskutusmenetelmä/jauheplasmakaarihitsaus (PTA): jauheplasmakaarihitsauksessa lisäainepulveri syötetään erikoisrakenteisen plasmakaarisuuttimen kautta, jolloin plasmaliekin ja valokaaren takia myös pinnoitettava perusaine sulaa osittain. Pinnoitteen ja perusaineen seostuminen on yleensä 5…15%. Jauheplasmakaarihitsaus sopii erittäin hyvin automatisoituu tuotantoon. PTA-menetelmällä valmistetun pinnoitteen paksuus on 1.6 mm. Menetelmän sulatusteho on jopa 12 kg/h.

Sulautuspinnoituksen käyttökohteita

Sulautuspinnoitteilla voidaan lisätä kulumiskestävyyttä.

Sulautuspinnoitteet ovat nikkeli- tai kobolttipohjaisia ja karbidiseostuksen avulla voidaan parantaa pinnoitteen kulutuksen kestävyyttä.

Sulautuspinnoitusta käytetään esimeriksi abrasiivisen kulumisen suojaukseen, jolloin pinnoitelisäaineena käytetään sulautuvia kovapinnoitteita. Menetelmää käytetään myös leikkautumis- ja adheesiosuojaukseen sekä eroosiosuojaukseen (sulautuspinnoitteet). Sulatuspinnoitteita käytetään myös valmistettaessa pinnoitteita korroosion ja kulumisen suojaukseen.

Sulautuspinnoitusmenetelmän käyttökohteita ovat esimerkiksi punostiivisteiden kulutusholkit, tiivistepinnat, akselit, laakerikaulat ja erilaiset kulutusosat. Kuumapinnoitusta käytetään yleisesti takorautatuotteiden pinnoitukseen

Koska pinnoitettava kappale lämpökäsitellään, sulautus- eli kuumapinnoitus ei sovi kohteille, joiden muoto ei saa muuttua.

Ota yhteyttä!

Virtasen Koneistamo Oy on termisten pinnoitusmenetelmien ja metalliruiskutuksen asiantuntija.

Virtasen Koneistamo Oy
Salorankatu 8
24240 SALO

Jukka Koivunen
Toimitusjohtaja
040 729 5795
jukka.koivunen@virtasenkoneistamo.fi

www.virtasenkoneistamo.fi