Zakres stosowania	Metoda
Części cierne maszyn i urządzeń.	Wykonanie stałej powłoki smarnej: natrysk, powłokowanie, napylanie katodowe, itp.
Komponowanie środka smarnego	Mieszanie z olejem, smarem.
Wytwarzanie mieszanki samosmarującej	Dodatek do podłoża metalowego lub polimerowego.

Mieszanie proszku WS₂ z mokrym środkiem smarnym (takim jak olej, smar i inne środki syntetyczne):

Proszek można domieszać w proporcji 1 ~ 15% obj. (wg potrzeb) do smaru lub oleju. Polepszy to smarność mieszaniny a również podniesie maksymalnie temperaturę i ciśnienie robocze mieszaniny. W trakcie użycia, WS₂ w mieszance nałoży się powłokowo na ruchome współpracujące części, co z kolei zmniejszy tarcie i polepszy smarność oraz zdolność przenoszenia obciążeń w znacznie dłuższym cyklu pracy.

Powłokowanie proszkiem WS₂ na podłożu wymagającym suchej smarności

Proszek może być nakładany powłokowo poprzez natrysk pod ciśnieniem ok. 8,28 Bar (120 psi) na podłoże przy pomocy suchego i zimnego sprężonego powietrza. Nie występuje potrzeba stosowania żadnych środków wiążących a natrysk można wykonywać w normalnej temperaturze pokojowej. Warstwa powłoki będzie posiadać grubość ok. 0,5 mikrona. W alternatywnej metodzie aplikacji, proszek może być mieszany z alkoholem izopropylowym i taką pastę można wpolerować w podłoże. Odpowiednie metody aplikacji są już stosowane w przemyśle części motoryzacyjnych, silnikach samochodów wyścigowych, przemyśle lotniczym i astronautycznym, łożyskach (osiowych, kulkowych, rolkowych, itp.), wałach napędowych, częściach do budowy statków, narzędziach skrawających, nożach, ostrzach, w formach wtryskowych, precyzyjnych przekładniach, zespołach zaworowych, tłokach, łańcuchach, częściach maszyn i wielu innych dziedzinach.

Suche powłoki smarne WS₂ zapewniają wyjątkowe funkcjonowanie pod warunkiem nałożenia na odpowiednio przygotowane podłoże. Części do powłokowania muszą posiadać powierzchnię przygotowaną przed nałożeniem powłoki w celu zapewnienia jej silnej więzi metalurgicznej.

 

Materiały podłoża odpowiednie do nakładania powłok:

 

• Stale, stale narzędziowe, stale szybkotnące,

• Stale nierdzewne

• Stopy tytanu

• Stopy żaroodporne, stopy niklu, kobaltu, NiCr, itp.

• Stopy miedzi, brąz berylowy, brąz aluminiowy

• Węgliki, żelazotytan oraz spiek ceramiczno-metalowy

• Stopy aluminium

• Szkło i ceramika

• Niektóre tworzywa odporne na wysoką temperaturę

• Beryl

• Części galwanizowane niklem i chromem

Wskazania dla podłoża:

Materiał podłoża musi być odpowiedni dla warunków próżni w podwyższonej temperaturze oraz musi posiadać powierzchnię przygotowaną na wystąpienie więzi metalurgicznej z powłoką.

• Cała część umieszczana jest wewnątrz komory próżniowej do powłokowania. Z tego względu, nawet powierzchnie niepowłokowane muszą być przygotowane.

• Należy zauważyć, że część musi być w jakiś sposób uchwycona. Z tego powodu nie jest możliwym powłokowanie „pełne” bez pozostawienia odcisku zamocowania.

• Części muszą być wolne od utlenienia dla zapewnienia silnej więzi powłoki. Zaleca się usilnie oczyszczenie piaskowaniem lub śrutowaniem całej zendry z procesu cieplnego przed ostatecznym doszlifowaniem do wymaganych wymiarów. Następujące tlenki mogą zniweczyć przyczepność:

  • zendra z obróbki cieplnej

  • wykończenie ciemnym oksydowaniem

  • tlenki powierzchniowe z azotowania lub nawęglania

  • tlenki powierzchniowe z próżniowej obróbki cieplnej (zbyt gorące odpowietrzanie)

  • rdza i wżery

  • przypalenia szlifierskie

Można nakładać powłokę na powierzchnie azotowane, nawęglane i azoto-nawęglane. W rzeczywistości, dodatkowa twardość powierzchni wspomaga lepsze trzymanie powłoki. Niemniej, powierzchnie takie często posiadają tlenki powierzchniowe, które należy usunąć przed powłokowaniem poprzez piaskowanie lub polerowanie. Również, powierzchnie takie czasami posiadają zadziory, luźne „łuski”, które mogą zakłócać powłokę.

Powierzchnie funkcyjne powinny być wolne od zadziorów i łusek spowodowanych nadmiernym szlifowaniem. Wady takie mogą zostać pokryte powłoką a następnie odpaść pozostawiając lukę w całej powłoce.

Części powinny być wolne od zanieczyszczeń powierzchniowych:

• Olejów silikonowych

• Wosku lub smarów

• Oleju silnikowego

• Smaru z tłoczników

• Teflonu I innych zanieczyszczeń

• Kleju I lepiszcza

• Farby

• Platerowania, np. kadmem

• Taśm klejących; należy zauważyć, że taśma klejące pozostawia niewidzialny film na powierzchni, który koliduje z właściwą przyczepnością powłoki.

Wykończenie drobnoziarniste jest najlepszym dla powierzchni części funkcjonalnych. Na takiej części osadzony zostanie cienki film powłokowy. Film taki nie jest jednak zalecany dla powierzchni szorstkich (gdzie wysokość nierówności jest większa niż grubość powłoki).

Materiały odgazowujące w warunkach próżni nie są odpowiednie do nakładania powłok. Kadm (Cd), ołów (Pb), cyna (Sn) i inne metale o wysokim ciśnieniu par stanowią problem. To samo dotyczy materiałów porowatych.

Zespoły montowane, włącznie z częściami wprasowanymi, mogą stanowić problem, ponieważ zanieczyszczenia będą wyciągane ze szwów po podgrzaniu części w warunkach próżni. Zaleca się rozmontowywanie zestawów i oddzielne powlekanie poszczególnych części przed ponownym złożeniem. Jeżeli zestaw musi być powlekany w całości, wtedy istotnym jest aby poszczególne części zostały doskonale wyczyszczone przed zmontowaniem. Jakikolwiek olej użyty przy montażu stanowi zanieczyszczenie, które będzie parować w komorze próżniowej podczas powlekania.

Części spawane mogą być powlekane pod warunkiem, ze spawy zostaną doskonale wyczyszczone, nieutlenione oraz wolne od pęcherzy, które mogą gazować w wysokiej próżni.

Części lutowane, nawet srebrem, muszą posiadać lut wolny od kadmu dla spełnienia warunków próżni.

Części z powłoką z poliwinilidenową (PVD) mogą być powlekane po istniejącej powłoce, względnie po zdarciu istniejącej powłoki.

Części obrobione cieplnie powinny wytrzymywać temperatury procesu powlekania. Typową temperaturą powlekania dla twardych powłok PVD jest 400⁰C. Możliwe są również niższe temperatury procesu. Przy częściach wysokoprecyzyjnych, z tolerancjami dziesiątek tysięcznych cala (0,0001”) występuje problem niewielkiego wzrostu / skurczu lub deformacji w temperaturze powlekania. W takich przypadkach dwukrotne lub trzykrotne odpuszczanie części w temperaturze 425⁰C lub wyższej w celu zapewnienia stabilności części. Agresywne szlifowanie może również generować naprężenia.

Części używane często posiadają zanieczyszczenia wżarte w powierzchnię. W niektórych przypadkach zanieczyszczenia te mogą stanowić przeszkodę w uzyskaniu dobrej przyczepności do powierzchni.

Uwagi do projektowania pokryć cienkopowłokowych

• Wszystkie części odkryte otrzymują powłokę. W celu zapobieżenia poleczenia pewnych miejsc, potrzebne jest maskowanie. W zależności od skomplikowania geometrycznego, maskowanie może okazać się kosztowne.

• Wykończenie powierzchniowe musi być właściwe dla projektowanego obiektu. Jeżeli wysokość chropowatości powierzchni jest znacznie większa od grubości powłoki, wtedy jakość powlekania nie będzie właściwa. Przy zastosowaniach do ruchomych części ślizgowych, wierzchołki nierówności mogą zostać ścięte odsłaniając materiał podłoża. W niektórych przypadkach gładkość powierzchni części nie powinna być zbyt duża, ponieważ przy wykończeniu na powierzchnię lustrzaną może wystąpić zacieranie wywołane siłą ssącą pomiędzy częściami. Wykończenie z chropowatością mikronową może być korzystne dla zniesienia próżni pomiędzy częściami i penetrację powietrza.

• Pokrycia cienkopowłokowe są odpowiednie dla części precyzyjnych. Przy zbyt luźnych tolerancjach, korzyści z pokryć cienko powłokowych będą stanowić jedynie ułamek całego okresu żywotności. Odporność na zużycie przy cienkich powłokach WS₂ jest znaczna tylko dla części o ciasnych tolerancjach.

• Do powlekania PVD części powinny być w dobrym stanie fizycznym. Cienkopowłokowe pokrycie WS₂ nie skompensuje niskiej jakości części lub ich niewłaściwej geometrii. Powłoki cienkie posiadają zaledwie grubość kilku mikronów. Jeżeli geometria części jest niewłaściwa lub wykończenie powierzchni części jest zbyt zgrubne (bardziej chropawe niż grubość powłoki), wtedy powlekanie cienkopowłokowe nie będzie właściwe.

• Proces nie podlega pełnej kontroli wizualnej. Powłoki mogą być nakładane na kształty geometrycznie skomplikowane. W otworach, powłoka będzie posiadać pełną grubość do głębokości równej średnicy otworu Przy głębszych otworach, grubość powłoki będzie wykazywać stożkowatość.