Basic HTML Version
6/2007
[ shy-hitsaus.net ]
14
Heli Koivuluoto,
Juha Lagerbom ja Petri Vuoristo
Matalapainekylmäruiskutus soveltuu
pehmeiden metallisten materiaalien
ruiskuttamiseen. Matalapainekylmä-
ruiskutetuilla pinnoitteilla on alhainen
huokoisuus, kohtuullinen tartunta ja
alhainen hapettuminen. Menetelmän
etuna voidaan pitää mahdollisuutta
käyttää paineilmaa ja suhteellisen
pientä painetta valmistettaessa me-
tallisia pinnoitteita eri käyttökohtei-
siin.
Johdanto
kylmäruiskutukseen
Kylmäruiskutus on termisen ruiskutuksen
uusin menetelmä ja se on keksitty alun
perin entisessä Neuvostoliitossa 1980-lu-
vulla. Verrattuna muihin termisen ruiskutuk-
sen menetelmiin kylmäruiskutuksessa on
alhaisempi prosessilämpötila ja suuremmat
par tikkelinopeudet, kuten kuvassa 1 on
esitetty. Matalapainekylmäruiskutuksessa
par tikkelinopeudet ovat luokkaa 300 – 700
m/s ja korkeapainekylmäruiskutuksessa
500 - 1200 m/s.
Kylmäruiskutuksessa pinnoite muodostuu
jauhepartikkelin törmätessä perusaineeseen
suurella nopeudella korkean kineettisen
energian avulla. Ruiskutusprosessissa ei
muodostu liekkiä tai valokaar ta kuten muis-
sa termisen ruiskutuksen menetelmissä.
Jauhepar tikkelit kiihdytetään esilämmitetyn
kaasun (ilma, N2 tai He) avulla nopeuteensa
suuttimen läpi. Jauhepar tikkelin törmätessä
suurella nopeudella pinnoitettavaan kappa-
leeseen sekä par tikkelin että pinnoitettava
kappaleen pinta muokkautuvat ja kiinnittyvät
toisiinsa. Tar tunta par tikkelin ja substraatin
sekä par tikkelien keskenään välillä on yhdis-
telmä mekaanista lukittumista, metallisia ja
metallurgisia sidoksia. Koska kylmäruisku-
tuksessa lämpötila on alhainen (alle pinnoi-
temateriaalin sulamislämpötilan) verrattuna
muihin termisen ruiskutuksen menetelmiin,
ruiskutuksen aikana ei tapahdu hapettumista
eikä faasimuutoksia.
Kylmäruiskutusta tutkitaan tällä hetkellä voi-
makkaasti eri puolilla maailmaa. Yliopistojen,
tutkimuslaitosten ja eräiden teollisuusyritys-
ten tavoitteena on ymmärtää kylmäruiskutus-
prosessia paremmin, kehittää sitä edelleen
ja hakea uusia sovelluskohteita menetel-
mällä valmistattaville pinnoitteille. Vahvaa
tutkimusaktivitieettia on mm. Saksassa, Ja-
panissa, USA:ssa ja Kanadassa. Suomessa
menetelmää on tutkinut Tampereen teknilli-
nen yliopisto jo vuodesta 2003 alkaen.
Matalapainekylmä-
ruiskutuksen periaate
Matalapainekylmäruiskutuksessa käytetään
metallisen jauheen seassa keraamista lisä-
ainetta, yleensä alumiinioksidia. Keraamisen
lisäaineen tarkoituksena on aktivoida pinnoi-
tettavaa pintaa, tiivistää metallista pinnoi-
tetta sekä pitää ruiskutussuutin puhtaana.
Matalapainekylmäruiskutuksen periaate on
esitetty kuvassa 2. Käytettävä ruiskutus-
suutin on de Laval -tyyppinen, toisin sanoen
suppeneva-laajeneva, jolloin par tikkelit saa-
vuttavat suuren nopeuden. Jauhepar tikkelit
syötetään suuttimen laajenevaan osaan.
Matalapainekylmäruiskutus
DYMET- tekniikalla
– Menetelmän periaate ja pinnoitteiden ominaisuudet
Kuva 1. Termisten ruiskutusmenetelmien kaasun lämpötilan ja par tikkelinopeuksien ver tai-
lu (Kuva: muokattu lähteestä http://www.advanced-coating.com/ english/images/projecti-
on5.jpg).
Kuva 2. Matalapainekylmäruiskutuksen
periaate. (1) paineilma sisään, (2) ilman
lämmitys, (3) jauheen syöttö, (4) ruisku-
tussuutin kohtisuorassa (5) pinnoitettavaa
kohtaa vasten, (6) jauheen ja ilman vir taus
ja (7) pinnoitteen muodostuminen (kuva:
OCPS).