Sự chuẩn bị bề mặt là yếu tố quyết định ảnh h-ởng đến chất l-ợng của lớp phun kim loại. Công việc chuẩn bị bề mặt tr-ớc khi phun chủ yếu là làm sạch dầu mỡ và tạo nhấp nhô bề mặt, vì những kết quả nghiên cứu trên đây cho thấy: độ bám dính phụ thuộc rất nhiều vào hình dáng và lớp tế vi bề mặt. Độ nhấp nhô này sẽ có tác dụng giữ chặt các phần tử kim loại, làm tăng độ bám dính của vật liệu phun với vật liệu nền. Các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng, độ bám dính phụ thuộc trực tiếp vào độ nhấp nhô bề mặt ( hình 3.9 ), ngoài ra còn phụ thuộc vào khoảng cách phun, độ biến cứng bề mặt cơ bản, mật độ lệch mạng .v.v... ( các hình 3.10, và 3.11 ). Hiệu quả của sự chuẩn bị bề mặt bằng các ph-ơng pháp cơ học đ-ợc quyết định bởi các yếu tố sau:
1- Tạo bề mặt có hoạt tính cao;
2- Tạo độ nhấp nhô tế vi Rz;
3- Tạo biến dạng dẻo và độ biến cứng H/H;
4- Tạo mật độ lệch mạng - 0.
3.4. Ph-ơng pháp thử các tính chất lớp phun 3.4.1. Thử độ cứng 3.4.1. Thử độ cứng
Cấu trúc không đồng nhất của lớp phun nói chung có độ cứng vi mô thấp hơn độ cứng của dây hoặc thanh cấp cho đầu phun. Tuy nhiên, độ cứng của từng hạt riêng lẻ ( độ cứng vi mô ) có thể cao hơn nhiều so với độ cứng lớp phun. Chiều dày lớp phun cũng cần đ-ợc tính đến khi chọn kiểm thử nghiệm. Nếu lớp phun quá mỏng, mũi thử có thể xuyên thấu lớp phun và tới kim loại cơ bản, kết quả thử độ cứng sẽ sai lệch.
Hình 3.10. ảnh h-ởng của khoảng cách phun đến độ bám dính
Các ph-ơng pháp thử độ cứng Brinell và Rockwell có thể dùng để xác định độ cứng lớp phun kim loại t-ơng đối dày. Ph-ơng pháp thử độ cứng Rocwell đ-ợc dùng thích hợp cho các lớp phun kim loại chiều dày nhỏ.
Tiêu chuẩn ASTM quy định các yêu cầu thử độ cứng lớp phun theo các ph-ơng pháp khác nhau. Bảng 3.2 giới thiệu chiều dày tối thiểu của lớp phun khi thử theo ph-ơng pháp Rockwell
Bảng 3.2. Chiều dày tối thiểu của lớp phun khi thử độ cứng Rockwell.
Chiều dày tối thiểu Thang Rockwell in mm 15 N 0,015 0,38 30 N 0,025 0,64 45N 0,035 0,89 A 0,040 1,00 B 0,060 1,50 C 0,070 1,80 D 0,050 1,30
Các ph-ơng pháp thử độ cứng bằng mũi kim c-ơng không hoàn toàn phù hợp với việc xác định chính xác độ cứng các lớp phun phun không đồng nhất, song chúng có thể dùng để kiểm tra sơ bộ.
Ph-ơng pháp thử độ cứng tế vi dùng để xác định độ cứng của từng hạt riêng lẻ. Vì các hạt phun khá mỏng nên việc thử độ cứng phải đ-ợc tiến hành trên mặt cắt của lớp phun. Trong tr-ờng hợp này thích hợp nhất là dùng ph-ơng pháp thử của Knoop.
3.4.2. Thử độ bám
Độ bám lớp phun thử theo ph-ơng pháp ASTM C633 ( Standard Test Method
for Cohesive Strength of Flame Sprayed Coating ).
Hình 3.12 mô tả nguyên lý thí nghiệm xác định độ bám lớp phun. Mẫu thử bao gồm hai bộ phận: a. vật liệu cơ bản đ-ợc phun phun và b. cơ cấu gá thử. Vật liệu cơ bản sau khi chuẩn bị đ-ợc phun phun tới chiều dày cần thiết. Sau đó lớp phun đ-ợc gia công cơ khí để có độ dày đồng đều. Mẫu thử đ-ợc đem kéo hoặc xoắn. Độ bám của lớp phun đ-ợc tính trên cơ sở đo lực tác dụng và tiết diện lớp phun bị phá huỷ.
Ph-ơng pháp trình bày trên cho phép thử độ bám lớp phun với chiều dày từ 0,4 mm trở lên bởi nếu ng-ợc lại, các phần tử lớp phun có thể thâm nhập vào bề mặt mẫu
3.4.3. Tỉ trọng
Các lớp phun nhiệt có tỉ trọng nhỏ hơn tỉ trọng vật liệu phun bởi chúng có độ xốp và chứa các oxit. Bảng 3.3 giới thiệu tỉ trọng của các lớp phun và vật liệu phun của một số kim loại.
Bảng 3.3. Tỉ trọng của các lớp phun nhiệt khí và dây phun.
Tỉ trọng kG/m3 Kim loại
Lớp phun Dây phun
Nhôm kiểu 1100 2408 2713 Đồng 7501 8968 Molipđen 9024 10214 Thép AISI 1025 6754 7861 Thép không gỉ 304 6892 8027 Kẽm 6839 7141 M M P P P P P P P P P P P P P P P P Hình 3.12. Sơ đồ mẫu thử độ bám:
(1) Độ bám theo ph-ơng pháp tuyến.
(2)Độ bám theo ph-ơng tiếp tuyến.
(2) (1) (1)
Lớp phun chứa những lỗ xốp. Việc xác định chính xác số l-ợng của chúng gặp khó khăn. Tuy nhiên, có nhiều ph-ơng pháp để đánh giá độ xốp của lớp phun. Ph-ơng pháp đơn giản nhất là quan sát cấu trúc vi mô của lớp phun và tính số l-ợng rỗ trên những phần tử ảnh mẫu. Các ph-ơng pháp khác bao gồm nhúng n-ớc hoặc toluin hấp thụ paraphin. Tuy nhiên, không có ph-ơng pháp nào là hoàn hảo cả.