超音速喷涂的介绍
超音速喷涂原理
超音速喷涂原理超音速喷涂是一种先进的表面涂覆技术，它利用高速气流将粉末或液态材料喷涂到工件表面，形成坚固的涂层。
这种喷涂技术具有高效、高质、高精度的特点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。
那么，超音速喷涂的原理是什么呢？超音速喷涂原理的核心是利用气体动力学效应，将材料颗粒加速到超音速，并喷射到工件表面。
首先，喷涂材料经过加速器加速，进入到高速气流中。
随着气流的加速，材料颗粒也跟随气流加速，最终达到超音速。
当材料颗粒以超音速喷射到工件表面时，会产生高温高压的冲击效应，使材料颗粒瞬间熔化或变形，然后迅速冷却凝固，形成坚固的涂层。
超音速喷涂原理的关键在于气体动力学效应的应用。
气体动力学是研究气体在动态条件下的运动规律的科学，它包括了气体的压缩、加速、膨胀等过程。
在超音速喷涂中，气体动力学效应被充分利用，通过设计合理的喷涂系统和喷嘴结构，使喷涂材料能够在高速气流中达到超音速，从而实现高效喷涂。
除了气体动力学效应，超音速喷涂原理还涉及到热力学和材料科学等多个领域的知识。
在喷涂过程中，高速气流的运动会产生大量的动能，同时也会带走大量的热能，使喷涂材料瞬间升温。
这种快速的加热和冷却过程，对于材料的变形和固化起到了至关重要的作用。
此外，超音速喷涂原理还需要考虑到喷涂材料的选择和粒度分布等因素。
不同的材料对于超音速喷涂的适用性不同，而材料颗粒的粒度分布也会影响到喷涂涂层的质量和性能。
因此，在实际应用中，需要根据具体的喷涂要求和工件材料的特性，选择合适的喷涂材料和工艺参数。
总的来说，超音速喷涂原理是一种复杂的物理过程，它涉及到气体动力学、热力学、材料科学等多个学科的知识。
通过合理设计喷涂系统和喷涂工艺，充分利用气体动力学效应，可以实现高效、高质的涂覆，为工件表面提供优良的保护和功能性涂层。
超音速喷涂技术的不断发展和应用，将为现代制造业带来更多的可能性和机遇。
超音速喷涂
高速火焰喷涂高速火焰喷涂国内习惯上称为超音速火焰喷涂，它的英文缩写为HVOF（High Velocity Oxygen Fuel的首写字母）。
高速火焰喷涂是在爆炸喷涂的基础上发展起来的一项新的热喷涂技术，是在上世纪八十年代初期，由美国Browning公司最先研制成功，并推出名为JET-KOTE的商用喷涂设备。
高速火焰喷涂技术一经问世，就以其超高的焰流速度和相对较低的温度，在喷涂金属碳化物和金属合金等材料方面显现出了明显优势。
在世界各大热喷涂公司的积极推动下，该技术发展很快，目前高速火焰喷涂技术在喷涂金属碳化物、金属合金等方面，已逐步取代了等离子喷涂和其它喷涂工艺，成为热喷涂的一项重要工艺方法。
1．高速火焰喷涂原理高速火焰喷涂是将助燃气体与燃烧气体在燃烧室中连续燃烧，燃烧的火焰在燃烧室内产生高压并通过与燃烧室出口联接的膨胀喷嘴产生高速焰流，喷涂材料送入高速射流中被加热、加速喷射到经预处理的基体表面上形成涂层的方法。
可使用乙炔、丙烷、丙烯、氢气等作为燃气，也可使用柴油或煤油等液体燃料。
煤油、氧气通过小孔进入燃烧室后混合，在燃烧室内稳定、均一地燃烧。
有监测器用来监控燃烧室内压力，以确保稳定燃烧，喷涂粉末的速度与燃烧室内压力成正比。
燃烧室的出口设计使高速气流急剧扩展加速，形成超音速区和低压区。
粉末在低压区域沿径向多点注入，粉末均一混合，在气流中加速喷出。
高速火焰喷涂焰流速度高达1500m/s-2000m/s，一般可观察到5-8个明显的马赫锥，粒子流速度高达300-650m/s。
2．设备构成高速火焰喷涂设备一般由喷枪、送粉器、控制系统、喷枪冷却系统、气体供应系统五部分构成。
目前我国在用的高速火焰喷涂设备绝大部分是进口的，使用最多的型号为：Sulzer Metco公司的DJ-2700和Praxair 公司的JP-5000，JP-5000 是原Hobart Tafa公司研制成功的，后该公司并入了Praxair公司。
HVOF技术简介
• 5、 HVOF 涂层与其它方法制备的涂层的性能比较
5.1 与其它热喷涂方法的比较 HVOF WC-Co 涂层的硬度可以达到 1100 — 1300Hv ，与爆炸喷涂层相 当，显著高于等离子喷涂层，一般等离子 WC-Co 涂层的显微硬度为 800 — 1000Hv 。表 2 为文献 [30] 所报导的几种涂层的硬度值。 表 2 几种 WC-Co 涂层与电镀硬铬层的硬度 [30] 涂层 HVOF HVOF 电镀硬铬层 爆炸喷涂 成分 WC-12Co WC-27NiCr Cr WC-13Co 硬度（ Hv 0.3 ） 1100~1270 1000~1100 800~900 1100~1200
但是，涂层的重熔工艺要求将工件表面加热到1000℃以上，加热温 度高，不仅容易引起基体组织和性能的变化，而且，还会产生巨大的热
应力，从而引起变形，对于要求比较严格的近终成形的零件，就难以适 用。HVOF涂层的优越性能为取代喷焊层提供了可能。
图 4各类HVOF喷涂层与NiCrBSi喷焊层，电镀硬铬层的耐磨料磨损性能 试验结果的比较例[33]。HVOF采用DJ系统喷制。图中，NiCrBSi（相当于 Ni60）喷焊层的耐磨损性作为1进行相对比较，该结果也说明通过选择合 适的涂层材料，可以得到性能优于喷焊与电镀硬铬层的HVOF涂层。
超音速喷涂原理
超音速喷涂原理超音速喷涂原理一、引言超音速喷涂是一种高效的表面处理技术，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
本文将介绍超音速喷涂的原理。
二、超音速喷涂的定义超音速喷涂是指利用高温高压气体将粉末状材料加热成熔融状态，然后在高速气流中加速运动，最终以超音速冲击到基体表面，形成均匀致密的覆盖层。
三、超音速喷涂的设备超音速喷涂设备主要由以下组成部分：粉末供给系统、气体供给系统、火焰发生器、加热室和喷嘴等。
四、超音速喷涂的工艺流程1. 粉末供给系统将粉末输送到加热室；2. 气体供给系统提供氧气和惰性气体（如氮气）；3. 火焰发生器提供火焰；4. 粉末在火焰中被加热成熔融状态；5. 氧气和惰性气体混合后形成高温高压气流；6. 熔融的粉末在高速气流中加速运动；7. 熔融的粉末以超音速冲击到基体表面。
五、超音速喷涂的原理1. 粉末加热成熔融状态超音速喷涂的第一步是将粉末加热成熔融状态。
火焰发生器提供高温火焰，将粉末加热至熔点以上。
此时，粉末开始熔化，并形成一定的表面张力。
2. 气流加速运动氧气和惰性气体混合后形成高温高压气流。
这个气流在喷嘴中被加速，达到超音速。
同时，喷嘴内部的设计也能够使气流产生旋转运动，使得粉末在运动过程中更为均匀。
3. 粉末冲击基体表面经过以上两个步骤后，熔融的粉末已经被加速到了超音速。
它们以极高的能量冲击到基体表面，并迅速冷却凝固。
由于喷涂过程中使用的惰性气体可防止材料与空气发生反应，因此形成的覆盖层具有很高的致密性。
六、超音速喷涂的优点1. 覆盖层致密由于超音速喷涂过程中使用的惰性气体可防止材料与空气发生反应，因此形成的覆盖层具有很高的致密性，能够有效防止基体受到外界环境的腐蚀和磨损。
2. 生产效率高超音速喷涂是一种高效的表面处理技术，可以在短时间内完成大面积覆盖。
同时，由于喷涂过程中使用的是粉末材料，因此可以根据需要进行不同材料之间的混合。
3. 可适用于多种材料超音速喷涂可以适用于多种不同类型和形状的材料，包括金属、陶瓷、塑料等。
锅炉水冷壁超音速电弧喷涂技术方案
锅炉水冷壁超音速电弧喷涂技术方案一、技术方案的背景锅炉作为动力设备之一，广泛用于工厂、电厂、供暖系统等领域。
锅炉的水冷壁作为锅炉的主要承压部件之一，对其安全性、寿命、热效率等方面都有着重要作用。
然而，锅炉的水冷壁在运行过程中容易出现磨损和烧蚀等问题，这些问题不仅会导致锅炉的运行效率降低，还会严重地威胁锅炉的安全运行。
因此，如何保护锅炉的水冷壁，延长其使用寿命成为锅炉领域的核心问题之一。
近年来，超音速电弧喷涂技术得到了广泛的应用。
该技术具有喷涂速度快、涂层质量好、覆盖率高等优点，因此值得探讨其在锅炉水冷壁领域的应用。
二、技术方案的原理超音速电弧喷涂技术是指使用电弧产生超音速燃气流动，将喷雾材料喷涂在工件表面，形成一层均匀、致密、高质量的覆盖层。
该技术的主要原理包括以下几个方面：1、电弧的产生在超音速电弧喷涂技术中，电弧是产生高温高压的关键。
一般来说，电弧的产生通过电场作用或热电致发射方式来实现。
2、超音速燃气流动超音速燃气流动是超音速电弧喷涂技术的另一重要组成部分。
喷雾材料通过超音速燃气流动喷涂到工件表面，形成一层均匀、致密、高质量的覆盖层。
3、喷涂速度的控制超音速电弧喷涂技术的喷涂速度非常快，通常在500-1000m/s之间。
因此，喷涂速度的控制是该技术的关键之一。
三、技术方案的应用1、提高锅炉水冷壁的耐磨性锅炉水冷壁在使用过程中经常受到高温、高压的影响，容易出现磨损和烧蚀等问题。
通过超音速电弧喷涂技术，在水冷壁表面喷涂一层耐磨涂层可以有效地提高水冷壁的耐磨性，延长水冷壁的使用寿命。
2、提高锅炉水冷壁的抗腐蚀性水冷壁在使用过程中可能出现腐蚀问题，这不仅会降低水冷壁的使用寿命，还会对锅炉的安全运行造成威胁。
通过超音速电弧喷涂技术，在水冷壁表面喷涂一层耐腐蚀涂层可以有效地提高水冷壁的抗腐蚀性，保护锅炉的安全运行。
3、提高锅炉的热效率锅炉水冷壁的热效率对整个锅炉系统的运行效率有着重要的影响。
通过超音速电弧喷涂技术，在水冷壁表面喷涂一层高导热涂层可以提高水冷壁的导热性能，提高锅炉的热效率。
超音速电弧喷涂技术
防磨防腐新材料超音速电弧喷涂技术一、超音速电弧喷涂的原理电弧喷涂原理是利用两根连续送进的金属丝作为自耗电极，在其端部产生电弧作为热源，用压缩空气将熔化了的丝材雾化，并以超音速喷向工作件形成一种结合强度高、孔隙率低、表面粗糙度低的涂层的热喷涂方法。
其工作原理与普通电弧喷涂（亚音速雾化）一样，超音速电弧喷涂是一个不断连续进行的熔化－雾化－沉积的过程。
但在雾化方式上，超音速电弧喷涂与普通电弧喷涂有根本的区别，即超音速电弧喷涂是采用超音速雾化。
其优点是：雾化效果好，雾化后的粒子细小均匀，速度高，有利于获得高质量的涂层。
超音速电弧喷涂采用拉伐尔喷嘴，将气流的速度从亚音速提高到超音速，加强了气流对粒子的加速效果，从而提高了粒子速度。
粒子速度对涂层的性能有很大的影响。
粒子速度高，粒子沉积时对基体的撞击作用就强，粒子变形就充分。
有利于粒子与基体、粒子与粒子之间的结合，从而提高涂层的结合强度和内聚强度；粒子速度高，粒子沉积前在空气中的飞行时间短，飞行中产生的氧化物就少，有利于粒子的结合，从而提高涂层的内聚强度，降低涂层的孔隙率。
粒子速度越高，越有利于获得高质量的涂层。
随着热喷涂设备的更新换代，粒子速度在不断提高，涂层的质量也不断得到改善。
超音速雾化减小了粒子的粒度，降低了涂层的粗糙度。
粗糙度是涂层的一项重要性能指标，它取决于雾化后粒子的粒度。
超音速雾化加强了气流对丝材端部熔化金属间的作用，雾化的粒子细小均匀，大大降低了涂层的粗糙度。
同时，粒子粒度的减小，也降低了粒子扁平化过程中的飞溅，有利于降低涂层的孔隙率。
超音速雾化是超音速电弧喷涂的出发点，是其与普通电弧喷涂的根本区别。
超音速电弧喷涂设备包括电源、喷枪、送丝机构及其附件，关键设备是超音速电弧喷枪。
我公司采用进口喷嘴，并且喷涂电流稳定，能在保证丝材雾化效果、涂层质量的前提下，一天的喷涂面积达到20m2。
电弧喷涂时，弧区的温度高达5000－6000℃，用气冷的方式对喷嘴进行冷却。
超音速火焰喷涂技术的研究与应用
超音速火焰喷涂技术的研究与应用作者：安浩来源：《E动时尚·科学工程技术》2019年第19期摘要：超音速火焰喷涂是20世纪80年代出现的一种高能喷涂方法，它的开发是继等离子喷涂之后热喷涂工业最具创造性的进展。
虽然超音速火焰喷涂方法可喷涂的材料很多，但因其火焰含氧量少，温度适中，焰流速度很高，可以有效地防止粉末涂层材料的氧化和分解，所以被广泛地应用于碳化物类涂层的喷涂。
本文采用超音速火焰喷涂制备T800涂层，利用金相显微镜对涂层组织结构进行研究，并通过显微硬度测试、表面硬度测试、拉伸试验等测试方法确定涂层的最佳喷涂参数关键词：T800;涂层;超音速火焰喷涂技术前言超音速火焰喷涂（HighVelocityOxygenFuel，HVOF）的出现使得制备高质量非晶涂层成为了可能。
HVOF具有火焰速度快、火焰温度低、喷涂粒子冷却速度快等特点。
一般非晶形成的条件是最大临界冷却速度达到106K/s以上，而HVOF热喷涂可以获得临界冷却速度107K/s左右，使得多数合金成分都可在临界速度以上喷涂而形成非晶态组织。
通过HVOF喷涂制备的涂层往往比较致密、氧化物含量低、同时具有比等离子喷涂等喷涂方式更高的结合强度。
此外，超音速喷涂与等离子喷涂相比能够在较低温度条件下进行减少WC的分解。
当然，超音速火焰喷涂也有其局限性，相对于WC-Co烧结技术，超音速火焰喷涂层仍然会受到WC脱碳和分解的影响，导致形成W2C、W和W-Co-C相。
需要指出的是，超音速涂层显微组织、性质和孔隙率主要取决于涂层形成前的气体喷射和飞行粒子的传热和传质。
燃料的性质和化学计量比以及相关的燃烧气体是决定涂层微观结构和性能的关键条件。
1 超音速火焰喷涂的原理及特点图1为超音速火焰喷涂原理。
燃料气体（氢气，丙烷，丙烯或乙炔-甲烷-丙烷混合气体等）与助燃剂（O2）以一定的比例导入燃烧室内混合，通过爆炸式燃烧产生的高温气体高速通过膨胀管获得超音速;同时通入送粉气（Ar或N2），并定量地沿燃烧头内碳化钨中心套管送入高温燃气中，最终一同射出并喷涂于工件上形成涂层。
超音速喷涂原理
超音速喷涂原理
超音速喷涂是一种高速喷涂技术，利用超音速喷涂设备将材料颗粒加速到超音速并喷涂到工件表面，形成坚固的涂层。
这种喷涂技术被广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶建造等领域，具有高效、节能、环保等优点。
超音速喷涂原理主要包括材料加速、喷涂过程和涂层形成三个方面。
首先，材料加速是超音速喷涂的关键环节。
在超音速喷涂设备中，通过高压气体或电磁场的作用，将材料颗粒加速到超音速。
这种高速加速可以大大提高材料颗粒的动能，使其在喷涂过程中具有更强的穿透力和沉积能力。
其次，喷涂过程是超音速喷涂的核心环节。
加速后的材料颗粒通过喷嘴喷射到工件表面，与表面发生剧烈的碰撞和摩擦，使材料颗粒的动能转化为热能，从而形成坚固的涂层。
喷涂过程中，喷涂速度、喷涂距离、喷涂角度等因素都会对涂层的质量产生影响，需要精确控制。
最后，涂层形成是超音速喷涂的结果。
经过喷涂过程后，材料颗粒在工件表面形成均匀致密的涂层，具有优异的耐磨、耐腐蚀、绝缘等性能。
涂层的质量和性能取决于材料的选择、喷涂工艺的控制以及工件表面的预处理等因素。
总的来说，超音速喷涂原理是利用高速喷涂设备将材料颗粒加速到超音速并喷涂到工件表面，形成坚固的涂层。
这种技术在航空航天、汽车制造、船舶建造等领域具有重要应用，为提高工件表面的性能和延长使用寿命发挥着重要作用。
随着材料科学和喷涂技术的不断发展，超音速喷涂技术将会更加完善和成熟，为工业生产带来更多的便利和效益。
爆炸喷涂,等离子喷涂,超音速火焰喷涂,微弧氧化,离子镀铝和离子注入等技术应用现状及使用对象范围
爆炸喷涂、等离子喷涂、超音速火焰喷涂、微弧氧化、离子镀铝、离子注入等技术应用现状及适用对象范围1爆炸喷涂爆炸喷涂技术的实质是利用脉冲式气体爆炸的能量将被喷涂的粉末材料加热加速轰击到工作表面后形成坚固涂层。
喷涂时，先将一定比例的氧气和C2H2由供气口送入水冷喷枪的燃爆室，然后由送粉气将喷涂粉末送入燃爆室，经火花塞点火，氧气和C2H2混合气发生爆炸式燃烧，其热能加热喷涂粉末到一定状态，而爆炸冲击波则把喷涂粉末粒子高速喷向工件表面形成涂层。
随后向燃爆室内送入清扫气，为下次爆喷准备，如此循环反复进行。
爆炸喷涂所使用的粉末材料可以是：单一金属、合金、单一氧化物和混合氧化物、硬质合金、碳化物和碳化钨基体的金属陶瓷以及各种复合材料等。
主要用于在形状简单的金属/合金工件表面制备涂层。
爆炸喷涂的优点：（1）与其他喷涂方法相比，爆炸喷涂涂层的结合强度较高，喷涂陶瓷粉末时，涂层结合强度可达70MPa，喷涂金属陶瓷粉末时涂层结合强度可达175MPa；（2）涂层相对致密，孔隙率一般小于1%；（3）涂层耐磨性较好，由于喷涂时粉末颗粒撞击到工件表面后急冷，能够在涂层中形成超细组织；（4）涂层硬度比使用其他喷涂方式获得的涂层硬度更高；（5）对工件的热损伤小；（6）喷涂碳化物或碳化物基粉末材料时不会发生分解、脱碳现象。
爆炸喷涂的缺点：（1）效率低。
爆炸频率较低，不超过10次/s，而每次喷涂的涂层厚度仅4~6um，面积仅φ25mm；（2）爆炸喷涂时噪音强烈，达到或超过150dB；（3）喷涂时会产生极细的尘粒，需专用的防尘室等措施；（4）对形状复杂的工件表面、小内径内腔表面和长内腔表面无法喷涂爆炸喷涂的应用：爆炸喷涂由于其涂层结合强度高、硬度高、耐磨性好、以及工件的热影响小，故一出现就广泛应用到飞行器零部件的喷涂上，如高低压压气机叶片、涡轮叶片、火焰筒外壁上喷涂热障涂层，齿轮轴、衬套副翼、襟翼滑轨等部件的耐磨涂层等。
国外爆炸喷涂涂层已在50多种航空产品的零件上获得应用，仅JT3D发动机上采用爆炸喷涂涂层的部位就有10余处，零件达83件。
超音速电弧喷涂
超音速电弧喷涂概述超音速电弧喷涂（Supersonic Arc Spraying）是一种常见的热喷涂技术，用于在材料表面形成高质量的涂层。
它结合了超音速喷射和电弧放电的原理，适用于各种材料的喷涂，包括金属、合金、陶瓷等。
超音速电弧喷涂技术具有高效率、低温度、低氧化和低氢损失的特点，被广泛应用于领域。
工作原理超音速电弧喷涂的工作原理基于热喷涂的基本原理，即将喷涂材料加热到熔融或部分熔融状态后通过喷嘴喷射到基材表面，并快速凝固形成涂层。
超音速电弧喷涂具体的工作步骤如下：1.喷涂材料预处理：将要喷涂的材料制成粉末状，并经过预处理，如筛分、除尘、干燥等，以确保喷涂质量。
2.电弧放电：在电弧喷涂设备中，通过电极产生高温的电弧，使粉末颗粒在电弧中熔化并加速。
3.超音速喷射：由于电弧的高温和高速气流的作用，熔融的喷涂材料被加速到超音速并通过喷嘴喷射出来。
4.冷却和凝固：超音速喷射的喷涂材料与基材接触后会迅速冷却并凝固，形成均匀致密的涂层。
5.涂层处理：涂层形成后，可以进行后续的处理，如热处理、打磨、抛光等，以提高涂层的性能和质量。
应用领域超音速电弧喷涂技术在许多领域都有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：1. 航空航天超音速电弧喷涂技术在航空航天领域中用于涂层修复、表面保护和功能增强。
涂层可以提供优异的耐磨、耐蚀和热阻抗性能，用于飞机发动机叶片、涡轮、燃烧室等部件的涂层修复和功能增强。
2. 汽车工业超音速电弧喷涂技术在汽车工业中广泛应用于引擎、排气系统、刹车系统等零部件的涂层修复和功能增强。
涂层可以提供良好的耐磨、降噪和热阻抗性能，延长零部件的使用寿命。
3. 石油和天然气工业超音速电弧喷涂技术在石油和天然气工业中用于涂层修复和功能增强。
涂层可以提供耐蚀、防磨和耐高温性能，用于管道、阀门、接头等设备的涂层修复和功能增强。
4. 电力工业超音速电弧喷涂技术在电力工业中用于涂层修复和功能增强。
涂层可以提供优异的耐蚀、耐磨和耐高温性能，用于发电机、涡轮、导叶等设备的涂层修复和功能增强。
超音速喷涂介绍
喷涂工艺流程
准备工作 1.确定涂层的厚度（留足后处理的余量） 2.确定涂层材料（根据不同的介质和运行温度 确定） 3.确定相关参数（压力、粉末ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度、喷枪与工 件的相对运动速度、喷枪距离工件表面的距 离、助燃气与燃气的比率）
喷涂工艺流程
工件表面的预处理 目的增强喷涂材料与工件的附着力 1.车削处理:为涂层预留一定的空间 2.表面清理:清除油污铁锈。 3.表面粗化:增强涂层与基体的结合力 （Ra6.3-12.5），粗化后应防止污染，尽 快进行喷涂处理。工艺：喷砂，开槽、辊花、 车螺纹。（保证外形的规整）
费用
设备价格相差较大 13-100万不等 人工气体价格260元/小时 涂层硬度可达74HRC以上
超音速喷涂介绍 ——超音速火焰喷涂技术
1.超音速喷涂原理
原理：超音速火焰喷涂是利用丙烷、丙烯等碳氢系燃气等液体燃料 与高压氧气在燃烧室或特殊的喷嘴中燃烧产生高温高压焰流，其温 度3200℃，火焰速度高达1500-2000ｍ/ｓ以上。将粉末沿轴向 或径向送进火焰中，产生熔化或半熔化的粒子，其高速撞击在基体 表面上沉积形成涂层（300-600m/s）。其工作原理如图所示:
高温喷涂后的后处理工艺
球体经金刚石磨削至0.8um 将球体与球座对研 天然金刚石粉末0.2um 球体表面的洛氏硬度应高于阀座约5HRC 喷涂后表面温度在120度左右不需要进行进一 步的热处理 喷涂厚度最大为0.5mm
评价指标
孔隙率、氧化物含量、显微硬度、结构强度、 涂层应力状况、涂层加工性能、涂层均匀性
超音速喷涂
热喷涂技术之未来趋势--超音速喷涂技术摘要:本文简要叙述了热喷涂技术的概况，比如热喷涂设备组成，热喷涂的工作原理，热喷涂技术的特点；着重介绍了热喷涂技术中超音速喷涂技术的发展过程, 简述了超音速火焰喷涂、超音速等离子喷涂、超音速电弧喷涂及冷喷涂等设备的结构和技术特点, 介绍了超音速喷涂工艺及涂层特性, 展望了该技术在制备纳米涂层方面的应用及发展前景。
关键词: 表面处理技术；热喷涂技术；超音速喷涂；超音速火焰喷涂；超音速等离子喷涂；超音速电弧喷涂；冷喷涂1.1 热喷涂技术概况众所周知, 除少数贵金属外，金属材料会与周围介质发生化学反应和电化学反应而遭受腐蚀。
此外，金属表面受各种机械作用而引起的磨损也极为严重。
大量的金属构件因腐蚀和磨损而失效，造成极大的浪费和损失。
据一些工业发达国家统计，每年钢材因腐蚀和磨损而造成的损失约占钢材总产量的10 %，损失金额约占国民经济总产值的2 - 4 %。
如果将因金属腐蚀和磨损而造成的停工、停产和相应引起的工伤、失火、爆炸事故等损失统计在内的话，其数值更加惊人。
因此，发展金属表面防护和强化技术，是各国普遍关心的重大课题。
随着尖端科学和现代工业的发展，各工业部门越来越多地要求机械设备能在高参数(高温、高压、高速度和高度自动化)和恶劣的工况条件(如严重的磨损和腐蚀)下长期稳定的运行。
因此，对材料的性能也提出更高要求。
采用高性能的高级材料制造整体设备及零件以获得表面防护和强化的效果，显然是不经济的，有时甚至是不可能的。
所以，研究和发展材料的表面处理技术就具有重大的技术和经济意义。
而表面处理技术也在这种需求的推动下获得了飞速的发展和提高。
热喷涂技术是表面防护和强化的技术之一，是表面工程中一门重要的学科。
所谓热喷涂, 就是利用某种热源, 如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面，与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。
超音速喷涂技术及其应用
超音速喷涂技术及其应用Hyperson ic Spray i ng Technology and Its Appl ica tion s饶琼1,周香林1,2,张济山1,2,孙东柏2(1.北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京100083;2.北京表面纳米技术工程研究中心,北京100083)摘 要:回顾了超音速喷涂技术的发展过程;总结了超音速火焰喷涂、超音速等离子喷涂、超音速电弧喷涂及冷喷涂等设备的结构和技术特点;介绍了超音速喷涂工艺及涂层特性;展望了该技术在制备纳米涂层方面的应用及发展前景。
关键词:超音速喷涂;超音速火焰喷涂;超音速等离子喷涂;超音速电弧喷涂;超音速冷喷涂中图分类号:T G156.99 文献标识码:B 文章编号:100123814(2004)1020049204Ξ1 超音速喷涂技术发展概况近年来,热喷涂技术正朝着高能高速喷涂的方向发展,超音速喷涂已成为一些发达国家竞相研究的热点,并形成了超音速火焰喷涂、超音速等离子喷涂、超音速电弧喷涂及冷喷涂等几种重要技术。
超音速火焰喷涂包括超音速氧气火焰喷涂(HVO F:H igh V elocity O xy2Fuel)和超音速空气火焰喷涂(HVA F:H igh V elocity A ir2Fuel)两种。
该技术及设备在上世纪80年代初期首先由美国SKS公司的B row n ing.J.A公司研制成功,至今已经历了3个发展阶段[1]。
第一代的HVO F喷涂系统以“JET2KO TE”为代表,第二代超音速火焰喷涂系统以1989年出现的Top2Gun,D iam ond2Jet和CD S(Con tinuou s D etona2 ti on Sp ray gun)为代表,第三代超音速火焰喷涂系统以JP25000喷涂系统为代表。
第一、二代设备的功率偏小,粒子速度偏低,涂层的整体性能不够理想。
第三代在设计上有了较大改进,使粒子飞行速度大幅度提高,涂层质量显著改善。
超音速喷涂
热喷涂技术之未来趋势--超音速喷涂技术摘 要:本文简要叙述了热喷涂技术的概况，比如热喷涂设备组成，热喷涂的工作原理，热喷涂技术的特点； 着重介绍了热喷涂技术中超音速喷涂技术的发展过程, 简述了超音速火焰喷涂、超音速等离子喷涂、超音速电弧喷涂及冷喷涂等设备的结构和技术特点, 介绍了超音速喷涂工艺及涂层特性, 展望了该技术在制备纳米涂层方面的应用及发展前景。
关键词: 表面处理技术；热喷涂技术；超音速喷涂； 超音速火焰喷涂；超音速等离子喷涂；超音速电弧喷涂；冷喷涂1.1 热喷涂技术概况众所周知, 除少数贵金属外，金属材料会与周围介质发生化学反应和电化学反应而遭受腐蚀。
此外，金属表面受各种机械作用而引起的磨损也极为严重。
大量的金属构件因腐蚀和磨损而失效， 造成极大的浪费和损失。
据一些工业发达国家统计， 每年钢材因腐蚀和磨损而造成的损失约占钢材总产量的10 %， 损失金额约占国民经济总产值的2 -4 %。
如果将因金属腐蚀和磨损而造成的停工、停产和相应引起的工伤、失火、爆炸事故等损失统计在内的话， 其数值更加惊人。
因此，发展金属表面防护和强化技术， 是各国普遍关心的重大课题。
随着尖端科学和现代工业的发展，各工业部门越来越多地要求机械设备能在高参数(高温、高压、高速度和高度自动化)和恶劣的工况条件(如严重的磨损和腐蚀)下长期稳定的运行。
因此，对材料的性能也提出更高要求。
采用高性能的高级材料制造整体设备及零件以获得表面防护和强化的效果， 显然是不经济的，有时甚至是不可能的。
所以， 研究和发展材料的表面处理技术就具有重大的技术和经济意义。
而表面处理技术也在这种需求的推动下获得了飞速的发展和提高。
热喷涂技术是表面防护和强化的技术之一， 是表面工程中一门重要的学科。
所谓热喷涂, 就是利用某种热源, 如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态， 然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面， 与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。
超音速电弧喷涂技术
防磨防腐新材料超音速电弧喷涂技术一、超音速电弧喷涂的原理电弧喷涂原理是利用两根连续送进的金属丝作为自耗电极，在其端部产生电弧作为热源，用压缩空气将熔化了的丝材雾化，并以超音速喷向工作件形成一种结合强度高、孔隙率低、表面粗糙度低的涂层的热喷涂方法。
其工作原理与普通电弧喷涂（亚音速雾化）一样，超音速电弧喷涂是一个不断连续进行的熔化－雾化－沉积的过程。
但在雾化方式上，超音速电弧喷涂与普通电弧喷涂有根本的区别，即超音速电弧喷涂是采用超音速雾化。
其优点是：雾化效果好，雾化后的粒子细小均匀，速度高，有利于获得高质量的涂层。
超音速电弧喷涂采用拉伐尔喷嘴，将气流的速度从亚音速提高到超音速，加强了气流对粒子的加速效果，从而提高了粒子速度。
粒子速度对涂层的性能有很大的影响。
粒子速度高，粒子沉积时对基体的撞击作用就强，粒子变形就充分。
有利于粒子与基体、粒子与粒子之间的结合，从而提高涂层的结合强度和内聚强度；粒子速度高，粒子沉积前在空气中的飞行时间短，飞行中产生的氧化物就少，有利于粒子的结合，从而提高涂层的内聚强度，降低涂层的孔隙率。
粒子速度越高，越有利于获得高质量的涂层。
随着热喷涂设备的更新换代，粒子速度在不断提高，涂层的质量也不断得到改善。
超音速雾化减小了粒子的粒度，降低了涂层的粗糙度。
粗糙度是涂层的一项重要性能指标，它取决于雾化后粒子的粒度。
超音速雾化加强了气流对丝材端部熔化金属间的作用，雾化的粒子细小均匀，大大降低了涂层的粗糙度。
同时，粒子粒度的减小，也降低了粒子扁平化过程中的飞溅，有利于降低涂层的孔隙率。
超音速雾化是超音速电弧喷涂的出发点，是其与普通电弧喷涂的根本区别。
超音速电弧喷涂设备包括电源、喷枪、送丝机构及其附件，关键设备是超音速电弧喷枪。
我公司采用进口喷嘴，并且喷涂电流稳定，能在保证丝材雾化效果、涂层质量的前提下，一天的喷涂面积达到20m2。
电弧喷涂时，弧区的温度高达5000－6000℃，用气冷的方式对喷嘴进行冷却。
超音速火焰喷涂技术方案
超音速火焰喷涂技术方案超音速火焰喷涂技术方案 0一、喷涂材料及主要技术指标 01、涂层主要技术指标 02、NiCr—Cr3C2粉末材料说明： 0二、施工工艺 01、施工条件 02、施工工艺流程： (1)三、超音速火焰喷涂设备与技术说明 (2)1、设备简介： (2)2、系统特点: (2)3、技术简介： (3)4、在电力系统中的应用 (3)四、质量要求 (4)五、监督与验收 (4)超音速火焰喷涂技术方案一、喷涂材料及主要技术指标1、涂层主要技术指标主要成份：NiCr 25%左右Cr3C2 75%左右厚度:0。
15—0。
20mm左右焰流速度:2100m/s粒子速度：500-600m/s结合强度:≥70MPa硬度：HRC69孔隙率：≤1％喷涂温度：≤150℃工件变形性：不变形,不改变母材表面金相组织和理化性能2、NiCr—Cr3C2粉末材料说明:NiCr—Cr3C2是由金属合金粘结相NiCr与陶瓷硬质相Cr3C2组成的复合材料,因此具有陶瓷的硬度高、耐磨性好、抗高温氧化性能优越的特点，同时还具有金属基韧性高等特点，是最重要的高温耐磨涂层材料，而超音速火焰喷涂工艺是制备高性能NiCr-Cr3C2涂层的最重要方法之一。
二、施工工艺1、施工条件为了作好施工准备工作，其施工需要具备以下条件:①电源： 380V 20KW 三相交流电②冷却方式:水冷（到工作面时工作压力大于0。
2MPa)③空气压力及流量：0。
75MPa 440L/min④丙烷、氧气、氮气、氢气等⑤喷涂工件的位置离主机放置位置的距离不超过15m⑥提供施工部位所需的脚手架2、施工工艺流程:表面预处理→喷砂作业→喷涂作业→预测厚度→自查、清场2。
1 表面预处理、喷砂作业:采用14目-16目金刚砂对工件表面进行喷砂，喷砂结束后，经厂方水压实验，如有漏水现象必须重复以上步骤进行修复处理，直至喷砂后无缺陷，达到表面干燥、无灰尘，表面清洁度达到GB8923中规定的“Sa3。
超音速喷涂 环境 报告
超音速喷涂环境报告（一）什么是超音速喷涂超音速喷涂啊，就是一种挺厉害的技术呢。
它是利用特殊的设备，让喷涂的材料以超音速的速度喷出去，就像小超人一样“嗖”地一下就到了该去的地方。
这种技术在很多工业领域都有应用哦，比如说机械制造啦，航空航天啦。
（二）超音速喷涂对环境的影响1. 粉尘方面在超音速喷涂的时候，会产生一些粉尘。
这些粉尘可不像咱们平时看到的灰尘那么简单。
它们是喷涂材料的小颗粒，要是在一个封闭不好的环境里，就会到处飘散。
就像调皮的小娃娃，到处乱跑。
这些粉尘要是被人吸进去，那可对身体不好，会让呼吸道不舒服的。
2. 噪音方面超音速喷涂的设备在工作的时候，会发出很大的噪音。
这个噪音就像一个大怪兽在吼叫，“轰隆隆”的。
如果在居民区附近进行超音速喷涂，那居民可就遭殃了，会被这噪音吵得心烦意乱，睡不好觉，也没办法好好休息。
3. 废气方面在喷涂过程中，还会产生一些废气。
这些废气里面可能含有一些有害物质，就像隐藏在暗处的小恶魔。
如果直接排放到空气中，会污染空气，对大气环境造成破坏，还会影响周围的植物和动物呢。
（三）如何改善超音速喷涂的环境1. 粉尘处理我们可以采用一些特殊的吸尘设备，就像给粉尘设置一个个小陷阱。
当粉尘一出现，就被吸到这些设备里，不让它们到处乱飞。
还可以在喷涂的工作区域设置一些隔离措施，就像给粉尘建一堵墙，不让它们跑到其他地方去。
2. 噪音控制对于噪音呢，可以给设备安装消音器。
这个消音器就像给大怪兽的嘴巴戴上了口罩，让它不能大声吼叫。
还可以把超音速喷涂的工作区域设置在远离居民区的地方，就像把大怪兽关在一个离人们远远的笼子里。
3. 废气处理处理废气就更要小心啦。
可以采用一些净化设备，把废气中的有害物质过滤掉，让排出去的气体变得干净无害。
就像给小恶魔洗个澡，让它们变成小天使。
（四）超音速喷涂环境管理的重要性如果我们不重视超音速喷涂的环境管理，那后果可是很严重的呢。
就像多米诺骨牌一样，一个环节出了问题，就会引起一系列的不良影响。
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在爆炸喷涂中,当乙炔含量为45%时，氧-乙炔混合气可产生3140℃的自由燃烧温度,但在爆炸条件下可能超出4200℃，所以绝大多数粉末能够熔化。粉末在高速枪中被输运的长度远大于等离子枪,这也是其粒子速度高的原因。
超音速喷涂法具有如下的特点： ①粉粒温度较低,氧比较轻(这主要是由于粉末颗粒在高温中停留时间短,在空气中暴露时间短的缘故，所以涂层中含氧化物量较低,化学成分和相的组成具有较强的稳定性)，但只适于喷涂金属粉末、Co-Wc粉末以及低熔点TiO2陶瓷粉末； ②粉粒运动速度高。 ③粉粒尺寸小（10～53>μm）、分布范围窄，否则不能熔化。 ④涂层结合强度、致密度高，无分层现象。 ⑤涂层表面粗糙度低。 ⑥喷涂距离可在较大范围内变动，而不影响喷涂质量。 ⑦可得到比爆炸喷涂更厚的涂层，残余应力也得到改善。 ⑧喷涂效率高，操作方便。 ⑨噪音大（大于120dB），需有隔音和防护装置。
燃料气体(氢气,丙烷,丙烯或乙炔－甲烷-丙烷混合气体等)与助燃剂（O2）以一定的比例导入燃烧室内混合，爆炸式燃烧，因燃烧产生的高温气体以高速通过膨胀管获得超音速。同时通入送粉气（Ar或N2），定量沿燃烧头内碳化钨中心套管送入高温燃气中，一同射出喷涂于工件上形成涂层。
在喷涂机喷嘴出口处产生的焰流速度一般为音速的4倍，即约1520m/s，最高可高达2400m/s（具体与燃烧气体种类，混合比例，流量，粉末质量和粉末流量等有关）。粉末撞击到工件表面的速度估计为550-760m/s，与爆炸喷涂相当。Jet-Kote法之所以能有这么高的速度，关键在于按流体力学的原理合理设计制造了一个喷嘴，称之为Laval管的膨胀管。只要管子设计合理,则流体在速度低时,只要经过足够压缩,即可在管器某一截面(如AB)达到声速,过了这一截面后,将获得超音速。
爆炸喷涂介绍
爆炸喷涂是利用氧气和乙炔气点火燃烧，造成气体膨胀而产生爆炸，释放出热能和冲击波,热能使喷涂粉末熔化,冲击波则使熔融粉末以700～800m/s的速度喷射到工件表面上形成涂层。
爆炸涂层形成的基本特征，一般认为仍然是高速熔融粒子碰撞基体的结果。爆炸喷涂的最大特点是粒子飞行速度高,动能大,所以爆炸喷涂涂层具有：①涂层和基体的结合强度高，②涂层致密，气孔率很低，③涂层表面加工后粗糙度低，④工件表面温度低。
爆炸喷涂可喷涂金属,金属陶瓷及陶瓷材料,但是由于该设备价格高,噪音大,属氧化性气氛等原因,国内外应用还不广泛。目前世界上应用最成功的爆炸喷涂是美国联合碳化物公司林德分公司1955年取得的专利,其设备及工艺参数至今仍然保密。我国于1985年左右,由中国航天工业部航空材料研究所研制成功爆炸喷涂设备,就Co/WC涂层性能来看，喷涂性能与美国联合碳化物公司的水平接近。
超音速喷涂的介绍
为了与美国碳化物公司的爆炸喷涂抗争,上世纪60年代初期,美国人J.Browning发明了超音速火焰喷涂技术,称之为"Jet-Kote",并于1983年获得美国专利。近些年来,国外超音速火焰喷涂技术发展迅速,许多新型装置出现,在不少领域正在取代传统的等离子喷涂。在国内,武汉材料保护研究所,北京钢铁研究总院,北京钛得新工艺材料有限公司等也在进行这方面研