Adevăratul mecanism de legare în procesul de pulverizare la rece este puțin înțeles (Ghelichi și Guagliano 2009; Dickinson și Yamada 2010). Este, totuși, acceptat că în timpul impactului, particulele solide suferă deformare plastică și distrug peliculele subțiri ale suprafeței (oxizi) și, la rândul lor, se realizează un contact conform intim și se combină cu o presiune mare de contact, favorizând legarea cu suprafața țintă (Lima și Marple 2007; Lima et al. 2002a). Fenomenele comune care au fost observate în timpul pulverizării pe diferite substraturi sunt deformarea substratului și a particulelor și topirea substratului, deoarece există dovezi pentru formarea unui jet de metal (Ghelichi și Guagliano 2009; Champagne et al. 2005). Figura 21 prezintă mecanismul de lipire a sferei de cupru cu diametrul de 20 mm care lovește placa de aluminiu la o viteză de 650 m/s (Champagne et al. 2005). Din fig. 21 este evident că materialul care este adiacent interfeței se comportă ca un fluid vâscos, rezultând în formarea de unde interfațiale, rulouri și vârtejuri (Champagne et al. 2005).

S-a sugerat că puterea de aderență a particulelor depinde de energia lor cinetică la impact, care este de obicei mult mai mică decât energia necesară pentru a topi particulele și, prin urmare, pulverizarea la rece este un proces în stare solidă (Dickinson și Yamada 2010). ; Lima și Marple 2007). De asemenea, este acceptat faptul că este necesară o viteză minimă a particulelor pentru a realiza depunerea, deoarece trebuie să fie disponibilă o energie cinetică suficientă pentru a deforma plastic materialul solid (Lima și Marple 2007; Lima și colab. 2002a). Un model empiric de Champagne et al. (2005) arată că amestecarea interfacială depinde de duritatea substratului, densitatea materialului de acoperire și de viteza particulelor (m/s) Vp necesară pentru atingerea amestecării interfațale, cu Vp = [(7,5x104)(B/ρ)]0,5, unde B este numărul de duritate Brinell a substratului și ρ este densitatea particulelor (kg/m³). Lupoi și Neill (2010) au examinat că în timpul procesului de pulverizare la rece, particulele de Cu creează mai multă eroziune a substratului în comparație cu Al și Sn, datorită greutății lor specifice scăzute în comparație cu Cu.

Viteza particulelor și viteza critică

S-a acceptat pe scară largă faptul că viteza particulelor (Vp) înainte de impact este unul dintre cei mai importanți parametri în pulverizarea la rece care determină dacă depunerea unei particule sau eroziunea unui substrat are loc asupra impactului unei particule de pulverizare. În general, pentru un material dat, există o viteză minimă a particulelor cunoscută în mod obișnuit ca viteză critică (Vc) care trebuie atinsă pentru tranziția de la eroziunea substratului la depunerea particulei. Doar acele particule care ating o viteză mai mare decât cea critică pot fi depuse pentru a produce o acoperire (Karthikeyan 2004; Ghelichi și Guagliano 2009; Li și Li 2003). Procesul de pulverizare la rece constă din trei etape principale. Figura 22 rezumă schematic etapele procesului de depunere prin pulverizare la rece (Singh et al. 2012). Prima etapă se referă la timpul de inducție sau timpul de întârziere care este definit ca timpul dintre începutul tratamentului de suprafață prin fluxul de particule și începutul atașării particulelor la suprafață (Ghelichi și Guagliano 2009). Dacă viteza particulelor (Vp) este mai mică decât (<) viteza critică (Vc), particulele pur și simplu se reflectă (sar) de pe suprafață (Karthikeyan 2004). Pe de altă parte, dacă viteza particulelor (Vp) este egală cu viteza critică (Vc), Vp =Vc, atunci eroziunea particulelor solide a suprafeței are loc fără nicio depunere.
Vc depinde de combinațiile de materiale de pulverizare și substraturi (Li et al. 2010). În a doua etapă, particulele se deformează plastic și aderă la substrat și se formează un prim strat subțire de material particule (Ghelichi și Guagliano 2009). În sfârșit, în a treia etapă, particulele interacționează cu suprafața formată din particulele incidente anterior în a doua etapă. Este o etapă de acumulare, caracterizată prin creșterea grosimii stratului de acoperire (Davis 2004). Acoperirea se acumulează numai dacă Vp este mai mică decât viteza limită sus. La majoritatea materialelor de pulverizare, viteza limită este mai mare de 1.000 m/s (Li et al. 2010).

Viteza critică a particulelor, așa cum este raportată de mulți autori (Karthikeyan 2004; Ghelichi și Guagliano 2009; Li și Li 2003; Li et al. 2010; Li et al. 2005), se modifică cu materialul de pulverizare, aproximativ 560–580, 620–640, 620–640 și 680–700 m/s, pentru Cu, Fe, Ni și, respectiv, Al. Însă, o variație a vitezei critice este raportată și în Cu (Champagne et al. 2005; Li et al. 2006). Această variație a Vc se datorează dependenței sale de mulți factori, în principal de proprietățile termomecanice ale substratului și ale materialului pulbere pulverizat, iar viteza particulelor Vp este o funcție de condițiile de pulverizare, inclusiv proprietățile fizice sau natura gazului de antrenare, temperatura și presiunea de funcționare a acestuia și modelul duzei pistolului de pulverizare și proprietățile materialului, cum ar fi diametrul particulelor, distribuția dimensiunilor particulelor în pulbere, și densitatea și morfologia pulberii (Karthikeyan 2004; Ghelichi și Guagliano 2009; Li și Li 2003; Li și colab. 2005, 2010).