Basic of Thermal Spray Technology

by Andreas Wank
GTV Verschleiss-Schutz GmbH, Luckenbach, Germany.
เรียบเรียงและแปลโดย Laserspray Limited

กระบวนการต่างๆที่ถูกจัดอยู่ในกลุ่มของกระบวนการพ่นเคลือบด้วยเปลวความร้อน (Thermal spray Technology) ตามมาตรฐาน DIN EN 657 หมายถึงกระบวนการป้อนวัสดุเคลือบผิวจากภายในหรือภายนอกสู่ปืนพ่นเคลือบ (Thermal Spray Gun) โดยวัสดุเคลือบผิวจะถูกให้พลังงานความร้อนจนถึงสถานะหลอมเหลวหรืออยู่ในสถานะสุดท้ายก่อนของการเปลี่ยนรูปถาวร (plastic deform-ability) และจะถูกขับเคลื่อนด้วยความเร็วไปยังพื้นผิวที่ทำการปรับสภาพไว้แล้วเป็นอย่างดี (Proper Surface Preparation) โดยวัสดุพ่นเคลือบที่เป็นอนุภาคขนาดเล็กๆเหล่านี้จะเกาะยึดกับผิวของชิ้นงานและก่อตัวขึ้นเป็นชั้นวัสดุเคลือบ ดังภาพด้านล่าง

ประเภทของกระบวนการพ่นเคลือบสามารถแบ่งได้ตามการใช้พลังงานดังนี้

  • การพ่นเคลือบด้วยเปลวความร้อนโดยใช้วัสดุเคลือบที่หลอมเหลวอยู่แล้ว ได้แก่ Melt Bath Spraying (MBS)
  • การพ่นเคลือบด้วยเปลวความร้อนโดยใช้แก๊สหรือเชื้อเพลิงเหลว ได้แก่

– Wire/Powder Flame Spraying (WFS/PFS)

– High Velocity Oxygen Fuel Spraying (HVOF)

– Detonation Gun Spraying (DGS)

  • การพ่นเคลือบด้วยเปลวความร้อนโดยใช้อาร์คไฟฟ้าหรือใช้พลาสมาของแก๊สได้แก่

– Arc Spraying (AS)

– Plasma Spraying (PS)

  • การพ่นเคลือบด้วยเปลวความร้อนโดยใช้ลำแสงพลังงานความหนาแน่นสูง ได้แก่ Laser Spraying (LS) หรืิอ Laser Cladding (LC)
  • การพ่นเคลือบด้วยเปลวความร้อนโดยใช้การขยายตัวของแก๊สอัดที่ไม่มีการเผาไหม้ ได้แก่ Cold Gas Spraying (CGS)

โดยปกติชั้นเคลือบของการพ่นเคลือบด้วยเปลวความร้อนจะมีความหนาระหว่าง 30 ไมครอน ถึง 2 มิลลิเมตร อย่างไรก็ตามในการใช้งานพิเศษบางอย่างความหนาของการเคลือบอาจสูงถึง 10 มิลลิเมตร

อย่างไรก็ตาม หลังจากทำพ่นเคลือบด้วยความร้อน อาจจะต้องมีการตรวจสอบการยึดเกาะกันระหว่างพื้นผิวและชั้นของวัสดุเคลือบเนื่องจากจากเกิดรูพรุนของชั้นผิวเคลือบ ดังนั้น ในกรณีที่ต้องการให้ชั้นผิวเคลือบมีความแข็งแรงและสมบูรณ์มากขึ้น กระบวนการก่อนและหลังการเคลือบผิว (Pre & Post Treatment) เช่น การให้ความร้อน, การอัดด้วยความดันทุกทิศทุกทางแบบร้อน (Hot Isostatic Pressing – HIP) หรือการพ่นด้วยเม็ดโลหะจะสามารถปรับปรุงความแข็งแรงของการยึดเกาะและ/หรือลดความพรุนของผิวเคลือบได้ ส่วนความหนาแน่นของชั้นผิวเคลือบและความขรุขระของพื้นผิวเคลือบนั้นสามารถปรับปรุงด้วยการปรับปรุงทางกล (Finishing Process) ได้แก่ การกลึง กัด ไส และเจียระไน เป็นต้น