L ỜI NÓI ĐẦU
1.4.2.3 Ảnh hưởng của chuẩn bị bề mặt
Từ những khái niệm đã nóiở trên về đ ộbám của lớp phủ kim loại hoặc phi kim loại đối với vật liệu nền ta thấy rằng:
Độ bám phụ thuộc vào hình dáng tế vi lớp bề mặt. Độ nhấp nhô này sẽ giữ chặt các phần tử kim loại, mặt khác độ bám dính phụ thuộc vào hình dạng hình học của bề mặt chi tiết.
Chuẩn bị bề mặt là một nhân tố quyết định ảnh hưởng đến chất lượng lớp phủ kim loại. Chuẩn bị bề mặt trước khi phủ chủ yếu là làm sạch dầu mỡ và tạo nhấp nhô bề mặt. có rất nhiều phươngpháp chuẩn bị bề mặt.
Đối với chuẩn bị bề mặt bằng phương pháp ngâm có tác dụng như sau :
Trên cơ sở cấu trúc hóa học của ngâm sẽ dẫn đến nâng cao hoạt tính bề mặt. Trong đó sự thay đổi hình dáng hình học chỉ đóng một vai trò thứ yếu. Bằng phương pháp ngâm, trên bề mặt hình thành một lớp màng mỏng, lớp này có thể dữ được hoạt tính cao của bề mặt trong thời gian dài, hoạt tính này biểu hiện trong việc giảm công thoát khỏi bề mặt của các điện tử., tức là làm cho các điện tử dễ thoát ra ngoài hơn.
Hoạt tínhlà bản chất lý hóa cho nên trong một số trường hợp có ảnh hưởng đến độ bám dính của lớp phủ. Độ bám ở đây được tạo nên do tác dụng tương hỗ giữa các phần tử bằng lực liên kết Vandervan.
Chuẩn bị bề mặt bằng phương pháp cơ học như phun cát, phun bi sẽ nâng cao được năng lượng điện trên bề mặt và cả lớp dưới bề mặt. Hoạt tính của bề mặt sau khi chuẩn bị sẽ giảm dần theo thời gian vì do phản ứng của môi trường xung quanh hoặc do sự hấp thụ của môi trường làm giảm năng lượng tự do của bề mặt.
Đứng về quan điểm độ nhâp nhô tế vi của bề mặt thực tế cũng như lý thuyết đã chứng minh rằng: độ nhấp nhô rất nhỏ được tạo nên bằng cách ngâm vào hóa chất chỉ có thể dùng cho quá trình hóa lý nhất định nào đó, ví dụ như dán kim loại. còn các hình thức như phun đắp phủ kimloại phải tạo nên độ nhấp nhô bề mặt bằng phương pháp cơ học như gia công cơ học cắt gọt, phun bi, phun cát, v.v…
Từ những khái quát trên, ta thấy được sự phụ thuộc nhất định giữa trạng thái bề mặt và hoạt tính bề mặt có ảnh hưởng đến độ bám dính của lớp phủ.
Xét về hình dạng tế vi của lớp bề mặt của vật liệu nền ảnh hưởng đến lớp phủ đã được nhiều tác giả cũng như nhiều công trình nghiên cứu đề cập đến. “ Độ bám của lớp phủ kim loại phụ thuộc vào độ nhấp nhô của vật liệu nền. Đặc trưng bằng hình dạng hì nh học và độ lớn bề mặt thực tế”. Những kết quả thí nghiệm đã cho thấy rằng: độ bám của lớp phủ tăng cùng với sự tăng của độ nhấp nhô bề mặt, nhưng sự tăng đó chỉ đến một phạm vi giới hạn nhất định. Hình 1.34 biểu thị mối quan hệ về độ bám và độ nhấp nhô bề mặt.
Hình 1.34. Quan hệ giữa độ bám và độ nhấp nhô bề mặt
Đề cập đến ảnh hưởng của chất lượng bề mặt sau khi chuẩn bị đến độ bám dính của lớp phủ, nhiều tác giả đều thống nhất rằng: hiệu quả sau khi chuẩn bị bề mặt bằng các phương pháp cơ học đều dẫn đếncác kết quả là:
Tạo nên bề mặt có hoạt tính Tạo nên độ nhấp nhô tế vi Rz
Tạo nên biến dạng dẻo Δε và độ biến cứng ΔH/H Tạo mật độ lệch mạng ρ-ρo
Các tác giả đều kết luận là: độ bám dính phụ thuộc trực tiếp vào độ nhấp nhô, tức là mang tính chất cơ học hoàn toàn (hình 1.35a). Một số tác giả khác cũng cho rằng độ biến
cứng (ΔH/H) và mật độ lệch mạng (ρ-ρo) cũng có ảnh hưởng đến độ bám dính (có thể xảy ra tăng hoặc giảm, hình 1.35 b, c).
Hình 1.35. a-ảnh hưởng của khoảng cách phun hạt kim loại đến độ dính bám và độ nhấp nhô
b-ảnh hưởng độ biến cứng đến độ bám dính c-ảnh hưởng của mật độ lệch mạng đến độ dính bám
I-Niken bột-nền thép; II-Al2O3 bột-nền thép. 1.4.2.4Ảnh hưởng của cấu trúc hình thành lớp phun
Các phần tử kim loại trong chùm tia va đập trên bề mặt cơ sở dưới góc độ khác nhau. Sự va đập thẳng góc được coi là lý tưởng chỉ xảy ra ở trung tâm của chùm tia
Hình 1.36. Sơ đồ chùm tia phun.
Còn các phần tử khác bên ngoài va đập lên bề mặt dưới một góc nhỏ hơn 90º. Điều đó có nghĩa rằng: điều kiện trong tất cả các vị trí của chùm tia phun không đồng đều, do vậy mà cấu trúc của mỗi lớp xuất hiện trong tất cả các tiết diện cũng khác nhau. Có thể theo dõi vấn đề này trên hình 1.37.
Hình 1.37. Sự hình thành cấu trúc lớp.
Khi dịch chuyển đầu phun từ trái sang phải trên bề mặt cảu chi tiết bắt đầu phủ bằng lớp của các phần tử biên( 2), các phần tử này tạo ra lớp mỏng (3) ( gọi là lớp trung gian) hình 1.37b. Trong hướng về phía chi tiết đầu phun sẽ phủ lên lớp trung giannhững phần tử ở trung tâm(1), những phần tử nào tạo ra lớp cơ sở (4) và đồng thời các phần tử biên ngoài (2) lại tạo ra lớp trung gian mới giống như lớp trung gian
(3) trên bề mặt của chi tiết ( hình 1.37c,d).
Độ bám của lớp xác định bằng mối liên kết tácdụng hóa học qua lại của các phần tử và bằng sự nâng cao khả năng biến dạng của chúng trong thời điểm va đập và bằng sự giảm số lượng ôxyt trên bề mặt các phần tử. Bởi vậy độ bám của lớp trung gian là nhỏ nhất so với
độ bám của lớp cơ sở với vật liệu nền.Từ đó chúng ta có thể thấy rằng: sự khác nhau về cấu trúc lớp có ảnh hưởng đến độ bám không đồng đều của lớp phủ kim loại với nền cơ sở và sự phân bố thể tích kim loại trong chùm tia phun không đồng đều phía giữa tia phun có sự tập trung nồng độ lớn nhấtvàở vùng này biểu thị các thông số có lợi nhất của các phần tử. Khu vực biên được tạo thành những phần tử với năng lượng động năng nhỏ nên không có sự biến dạng, có nhiều lớp ôxyt và tạo nhiều lỗ xốp.