Innowacyjne powłoki malarskie wydłużają żywotność samolotów
Technika natryskiwania na zimno polega na przyspieszaniu cząsteczek proszku do prędkości naddźwiękowych w strumieniu gazu (helu) w temperaturach dużo niższych niż ich temperatura topnienia. W ramach projektu COLA (Coaxially laser assisted cold spray) naukowcy wykorzystali odmianę techniki natryskiwania na zimno, która nie wymaga stosowania drogiego helu. W metodzie tej powierzchnia jest napromieniowywana laserem, dzięki czemu staje się miększa, a osadzanie cząsteczek jest łatwiejsze. Zespół opracował dwa prototypy składające się z wszechkierunkowych głowic natryskowych wyposażonych w pierścień laserów diodowych oraz nadające się do montażu w różnych systemach natryskiwania na zimno. Lasery zostały rozmieszczone koncentrycznie wokół wymiennych dysz doprowadzających proszek umożliwiających indywidualne dostosowanie w zależności od zastosowania i procesu. Kontrolowane przez użytkownika elementy dostarczają wiązki o specjalnym kształcie, które podgrzewają podłoże. Ponadto wbudowany system rozmieszczonych osiowo czujników termicznych pozwolił badaczom na kontrolowanie temperatury. Oba laserowe systemy natryskiwania na zimno tworzą wysokiej jakości gęste powłoki, zapobiegające utlenianiu komponentów i ich pękaniu na skutek korozji. Zastąpienie helu azotem sprawia, że technologia COLA jest tańsza. W porównaniu z innymi procesami, wspomagane laserowo natryskiwanie na zimno cechuje się również większą szybkością powlekania. Napromieniowanie laserem sprawia, że osadzanie na stopach niklu i miedzi jest czterokrotnie bardziej wydajne niż w przypadku procesów konwencjonalnych. Zmniejsza także porowatość do 0,1%, zawartość tlenu do poniżej 0,2% oraz pozwala uzyskać powłoki o twardości o 80% wyższej niż twardość podłoża. Lżejsze i tańsze części powlekane brązem mogą znaleźć zastosowanie w wielu różnych branżach, takich jak przemysł chemiczny, odsalanie wody, budowa okrętów, energetyka, transport, budownictwo oraz hutnictwo żelaza i stali. Stal powlekana stopem niklu to niezbędny element komponentów wymagających albo wysokiej odporności na korozję, jak akumulatory i części samochodowe, albo plastyczności i łatwej naprawy, jak odlewy żeliwne. Jeżeli chodzi o samoloty, nowo opracowana technika zaowocuje też wytwarzaniem lepszych komponentów silników lotniczych o wydłużonej żywotności, co przełoży się na poprawę bezpieczeństwa pasażerów. Proces COLA może być potencjalnie stosowany nie tylko do niklu i miedzi, ale także innych materiałów.
Słowa kluczowe
Powłoki, korozja, natryskiwanie na zimno, lotniczy, hel, wspomagane laserowo
