热喷涂技术资料
热喷涂演讲稿
热喷涂演讲稿尊敬的各位领导、各位来宾、心爱的同事们:大家好!我是热喷涂技术部门的XXX,今日特殊荣幸能够在这里向大家介绍热喷涂技术以及其在工业制造中的应用。
热喷涂是一种高科技表面处理技术,通过热能将金属或非金属材料加热熔化,然后喷射到待处理的物体表面,形成一层稳固、耐磨、耐腐蚀的涂层。
热喷涂技术具有灵活性强、适应性广、处理速度快等特点,被广泛应用于航空航天、汽车、能源、化工等领域。
起首,让我们看看热喷涂技术在航空航天领域的应用。
航空航天行业对材料的要求特殊高,热喷涂技术能够为航空发动机的叶片、涡轮、燃烧室等关键部件提供高温、高压、高速环境下的保卫。
热喷涂涂层能够提高零部件的耐磨性、耐高温性和抗氧化性能,延长应用寿命,提高发动机的可靠性和效率。
其次,热喷涂技术在汽车制造中的应用也特殊广泛。
汽车发动机的缸体、活塞、气门等部件屡屡面临高温、高压、腐蚀等严峻环境的考验。
热喷涂技术可以为这些关键部件提供保卫性涂层,提高其耐磨、耐腐蚀能力,延长应用寿命,同时缩减能源损失,提高燃烧效率,降低尾气排放。
此外,热喷涂技术在能源和化工行业中也有着重要的应用。
例如,热喷涂技术可以为燃气涡轮机的叶片提供保卫层,提高其耐高温、耐腐蚀性能,使其在极端条件下运行更加可靠。
在化工领域,热喷涂技术可以为反应器、管道等设备提供耐腐蚀涂层,保卫设备免受化学物质的侵蚀,提高设备的应用寿命。
尊敬的各位领导、各位来宾、心爱的同事们:热喷涂技术的广泛应用对于提高工业制造的质量、效率和可靠性具有重要意义。
作为热喷涂技术部门的一员,我为能够参与到这项壮丽事业中感到无比自豪。
我们将继续努力研发创新,推动热喷涂技术的进步,为各行各业提供更加优质的产品和服务。
感谢大家!。
降低热喷涂涂层孔隙率的方法
降低热喷涂涂层孔隙率的方法于惠博1,王亚昆2,孙宏飞1,武彬1,刘美淋1(1.山东科技大学材料科学与X-程学院,山东青岛266510;2.中国兵器_T-业新技术推广研究所,北京100089)摘要:热喷涂的工作原理决定了其涂层孔隙是不可避免的。
当涂层用于防腐蚀时,腐蚀介质会通过孔隙到达基体表面,从而造成防腐失败。
因此,降低涂层孔隙率是提高涂层防腐蚀性能的重要途径。
本文分析了涂层孔隙产生原因,总结了降低热喷涂涂层孔隙率的方法,对未来涂层封孔技术进行了展望,并提出一种新的涂层封孔剂一釉。
关键词:热喷涂;孔隙率;封孔;釉中图分类号:TGl74.4文献标识码:A随着人们对工件性能要求的不断提高,热喷涂技术得到了飞速发展和广泛应用。
热喷涂是以某种形式的热源将喷涂材料加热使之形成熔融或半熔融状态的微粒,这些微粒以一定的速度冲击并沉积在基体表面上,形成具有一定特性的喷涂层的表面处理方式。
上世纪30年代,美国、欧洲等西方发达国家开始逐步对钢铁结构件采用热喷涂技术进行防腐处理,并不断地扩大它的应用范围。
经过半个世纪的试验研究和现场应用证明,热喷涂防腐技术是迄今为止钢铁结构件长效防腐的最有效方法。
在热喷涂过程中,其喷涂温度、熔滴对基体表面的冲击速度及形成涂层材料的性能构成了喷涂技术的核心。
温度越高、速度越快,越有利于形成具有优异叠加效果的涂层,但叠加粒子之间必然存在孔隙。
当涂层暴露于大气、蒸汽、工业气氛、化学活性物质、腐蚀气体及高温环境中,腐蚀介质有可能通过穿透气孔到达被保护的基体表面,使涂层与基体发生化学或电化学侵蚀,腐蚀产物在界面积累,会使热喷涂涂层龟裂、脱落,导致涂层失效,且涂层孔隙的存在影响了涂层的结合强度。
因此,降低涂层的孔隙率是提高涂层耐磨耐腐蚀性能的重要方法之一。
采用合理的工艺手段,消除热喷涂涂层表面或内在的孑L隙,成为扩大热喷涂工艺在防腐蚀领域应用的一大重要研究方向11J。
1涂层封孔方法目前常用的降低涂层孔隙率的办法有热扩散重熔、采用自封闭涂层、改进及改善喷涂工艺、封孔剂封孑L等。
特种陶瓷涂层的制备
特种陶瓷及涂层制备与加工中的新原理与新工艺摘要:特种陶瓷及其涂层以其良好的抗腐蚀和抗摩擦性能,受到人们的广泛关注。
尤其是陶瓷涂层的应用,大大提高了材料的抗腐蚀抗磨损能力。
近些年来,陶瓷涂层的制备加工新技术和新工艺层出不穷,本文将就介绍陶瓷涂层的制备方法,制备工艺及其原理予以简要介绍。
关键词:陶瓷涂层;原理;工艺众所周知,陶瓷材料具有良好的耐腐蚀和耐磨损性能,可以较好的弥补金属材料在这一方面的缺点,但是陶瓷材料具有本征的脆性,韧性较差。
金属表面喷涂陶瓷涂层可以很好的解决这一问题,充分利用了陶瓷的抗腐蚀和抗磨损能力和金属的良好韧性。
一、热喷涂技术热喷涂技术是在1908年由瑞士的肖普(schoop)博士发明(首创)并用雾化装置进行喷涂试验的。
在1913年制作出世界首台丝材喷枪,并在其后逐渐完善和得到应用。
1920年,日本人去瑞士考察后,发明了以交流电为热源的电弧热喷涂装置,但因交流电不稳定,效率低,涂层质量差等原因,这种交流电弧热喷涂技术及装置未能得到实际的推广和应用。
后来德国改用直流电源后,电弧喷涂才有了真正的实用价值。
1938年,美国研制成功了电弧丝材喷枪,其后又研制出粉末氧-乙炔火焰喷枪。
1953年,当时的西德研制出自熔性合金粉,这是喷涂材料发展的一次重大突破(是粉末喷涂材料从单一金属向合金材料发展,从低熔点材料向高熔点材料发展,从低耐磨性向高耐磨性发展的里程碑)。
上世纪50年代后期,美国又相继研制出爆炸喷涂和等离子喷涂,满足了当时航空、导弹等尖端技术对涂层性能的需要。
上世纪60~70年代,是喷涂材料发展十分活跃的时期,美国、加拿大、瑞士、西德、比利时等国分别研制生产出系列的复合粉、多种自熔合金粉、陶瓷粉、金属陶瓷粉和自粘结复合粉等,这其中包括以Ni-AL为基础的放热型复合粉,这些材料的出现以及材料生产技术的不断完善,使得喷涂材料更加齐备和商品化,满足了当时,直到今天人们在这方面的需求。
我国的热喷涂技术及工程应用早在上世纪50年代初就开始了丝的电弧热喷涂(据资料报道,就在江浙一带的高压输电钢结构塔上喷涂Zn涂层防腐,至今仍在起着防腐蚀的作用)。
热喷涂工艺——精选推荐
热喷涂工艺①根据工件的材料、技术要求及工作条件等选用基层及工作层用材料。
选料时参阅其他有关资料。
一般情形,薄涂层选用细粉,厚涂层选用粗粉。
②零件喷涂的主要目的大都是补偿磨损尺寸。
一般,喷涂后必须机械加工达到尺寸和形位精度要求,因此确定涂层厚度时应考虑加工余量,并考虑喷涂后工件热态与冷态的尺寸差异。
补偿层厚度以0.4~1 mm为宜,局部厚度应≤3mm。
加工余量一般可取0.4≤0.8mm。
对于工件磨损量小,只喷涂自粘结复合材料,其厚度应≤0.3mm。
③以涂层材料性能、厚度及粒度确定喷涂参数,包括乙炔和氧气的压力、喷距、喷枪与工件的相对运动速度等。
这些参数除参考有关资料外,应注意积累经验数据。
(1)工作表面的预处理工作表面的预处理亦称表面制备,它是保证涂层与基体结合强度的重要工序。
①凹切。
表面有疲劳层或局部严重拉伤的沟痕,在强度允许的条件下,可以对工件凹切处理,即在工件表面车去或磨去一层金属。
最小凹切深度应满足最小涂层厚度的要求。
表1-1所列普通轴类零件最小涂层厚度可供参考。
由于工件表面磨损不均匀,可采取分阶段梯凹切。
分段处应圆弧过渡,最大凹切深度应≤3mm,视轴直径大小,必要时进行强度核算。
表1-1 普通轴类零件最小涂层厚度 mm轴直径d 最小涂层轴直径d 最小涂层d≤25 0. 25 100<d≤0.8025<d≤50 0.40 125<d≤0.9050<d≤75 0.55 d>150 1.075<d≤0.70②表面清理。
油污、油漆用溶剂或清洗剂清除。
如果油渍已渗入基体材料内可用乙炔一氧焰烘烤。
对锈层可酸浸,机械打磨或喷砂清除。
③表面粗化。
表面粗化的方法有喷砂、切槽或车螺纹、滚花纹、拉毛等。
这些方法可单独使用,也可以并用。
i.喷砂。
喷砂后基体呈现出新表面,并获得一定的表面粗糙度。
喷砂用磨料必须清洁干燥并有尖锐棱角。
优先选用熔融刚玉、碳化硅、冷硬铸铁砂。
对零件壁厚>4mm和厚涂层,可选粒度0.5~1.5mm的磨料,表面可得到Rz=l00μm的粗糙度。
热喷涂流程
热喷五彩水工艺流程
1.准备阶段:确保工作环境清洁,并将五彩水材料准备好。
五彩水属于液体颜料,
由贵金属或过渡金属的有机或无机盐溶解后制成,可以方便地用于直接涂装彩饰。
2.预热玻璃工件:使用适当的设备将玻璃工件预热到约580度的高温。
预热的过
程有助于五彩水材料在玻璃表面的附着和扩散。
3.喷涂五彩水:用喷枪将五彩水材料均匀地喷到预热好的玻璃工件表面。
在这个
过程中,玻璃表面会瞬间形成闪亮的五彩虹效果。
4.退火处理:完成喷涂后,将玻璃工件进行退火处理。
退火是通过缓慢冷却工件
以减少或消除其内部应力和脆性的过程,对于保证五彩水效果的长久稳定非常重要。
热喷涂铝丝
热喷涂铝丝是一种通过热喷涂技术使用的铝质材料,主要用于表面防护和修复工作。
以下是一些热喷涂铝丝的特点和应用:
1. 良好的导电及耐热性能:铝丝具有良好的导电性和耐热性,这使得它适用于需要这些特性的场合。
2. 抗腐蚀性能:铝在大气中能快速形成一层致密的氧化膜,这层保护膜可以有效防止进一步腐蚀,因此热喷涂铝丝可用于钢结构的表面保护,提高其耐腐蚀性。
3. 应用广泛:热喷涂铝丝被广泛应用于电容器、变阻器的喷涂以及大型储罐的内壁防护等场合。
特别是在储存特殊物料如乙二醇原料的大型储罐内壁防护上,全喷铝处理能够避免微小锈蚀对产品质量造成的影响,从而保护企业免受经济损失和名誉损失。
4. 施工方法多样:热喷铝技术包括线材火焰喷涂、电弧喷涂等多种方法,可根据实际条件和需求选择合适的喷涂方式。
5. 经济与环保:与其他防腐手段相比,热喷铝具有较低的投资成本和较长的使用寿命,同时对人体健康的危害较小,结合强度大,是较为经济环保的选择。
需要注意的是,在选择热喷涂铝丝时,应考虑其纯度、直径、材质等因素,并结合具体的应用场景和要求进行选择。
市场上有多家供应商提供各种规格的热喷涂铝丝,用户可以根据实际需要选择相应的产品。
热电厂锅炉水冷壁喷涂技术规格书
1 总则1.1本技术规范书适用河南龙宇煤化工热电总厂2*260T/H锅炉水冷壁防高温腐蚀超音速电弧喷涂(以下简称喷涂),它提出了喷涂工艺设计、施工机具、喷涂施工及材料、试验检验、质量标准、施工安全等方面的要求。
1.2本规范书提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术要求作出详细规定,也未充分引述有关标准及规范的条文。
投标方应保证提供符合本规范书和相关的国际、国内工业标准的技术服务。
1.3如投标方没有对本规范书提出书面异议,招标方则可认为投标方提供的技术服务满足本规范书的要求。
如有异议,不管多么微小,都应在投标书中以“对规范书的意见和同规范书的差异”为标题的专门章节中加以详细描述。
如未在差异表中列出,则招标方视为投标方完全接收本招标文件的要求。
1.4在签订合同之后,到投标方执行技术服务完结之日的这段时间内,招标方有权提出因规范、标准和规程发生变化而产生的一些补充修改要求,这些补充要求不得引起合同价格的变动。
投标方必须遵守这个要求,具体款项内容由招、投标双方商定。
1.5 本条件书所使用的标准,如与投标方所执行的标准不一致时,按较高的标准执行。
如果本条件书与现行使用的有关国家标准以及部颁标准有明显抵触的条文,投标方应及时书面通知招标方进行解决。
在合同签订后,如遇标准更新,按最新标准执行。
1.6 只有招标方有权修改本技术规范书。
合同谈判将以本技术规范书为蓝本,最终修改后双方签署的技术协议将作为合同的一个附件,并与合同文件有相同的法律效力。
双方共同签署的会议纪要、补充文件也与合同文件有相同的法律效力。
1.7 本工程中的工作语言为中文。
投标方提供的文件,包括图纸、计算、说明、使用手册等,均应使用国际单位制(SI)。
所有文件、工程图纸及相互通信,均应使用中文,合同谈判及合同履行过程中,中文是工作语言。
若文件为英文,应同时附中文译本,当中文和英文表述矛盾时,以中文为准。
1.8 当投标方投标文件前后出现不一致时,以有利于招标方的条款为准。
热喷涂应用简介 (2)
热喷涂应用简介热喷涂是一种表面加强技术,是表面工程技术的重要构成部分,向来是我国要点推行的新技术项目,跟着科技发展,热喷涂技术当前在国内已获得了比较宽泛的推行应用,最近几年来发展的趋向和特点是:(1) 大面积长效防备技术获得了宽泛应用,关于长久裸露在户外大气的钢铁构造件,采纳喷涂铅、锌及其合金涂层取代传统的刷油漆方法,推行阴极保护进行长效大气防腐,最近几年来获得快速发展。
如电视铁塔、桥梁、公路设备、水闸门、微波塔、高压输电铁塔、地下电缆支架、航标浮鼓、竖井井筒等大型工程都采纳了喷涂铅、锌及其合金方法进行防腐。
当前国内有几十个专业喷涂厂从事这方面工作,喷涂面积每年达几百万平方米以上。
这项技术不单在国内大批推行应用,并且在援外工程中也获得了较好的推行应用。
(2)采纳热喷涂技术修复与加强大型要点设备及入口零零件国产化,最近几年来这方面已有很多成功应用实例。
如:一米七轧机、高速风机转子、大型挤压机栓塞、大型齿轮、电极挤压成型喷、大功率汽车曲轴等,这些工作的进行,一是解决了生产急需;二是节俭了大批外汇。
(3)超音速火焰喷涂技术的应用跟着我国热喷涂技术的发展与提高,对喷涂层质量要求也愈来愈高。
最近几年来美国等国家发展起来的高速燃气( HVOF )法是制备高质量涂层的一种新的工艺方法。
因为超音速火焰喷涂方法拥有好多长处,当前国内已先后从外国引进了近十台设备,在各工业部门发挥侧重要作用。
(4) 气体爆燃式喷涂技术进一步获得了应用,该项喷涂技术因为粒子飞翔速度可达800M /S 以上,涂层与基体联合强度可达100MPa 以上,孔隙率< 1 %,在某些领域里应用,优于其余喷涂方法。
当前国内已安装10 台以上。
(5) 氧乙炔火焰塑料粉末喷涂技术发展快速如前所述,国内最近几年来已有多家生产制造氧乙炔火焰塑料粉末喷涂设备,采纳该项工艺技术,已在化工储藏、管道、陶瓷行业、沪泥机板框、印染行业的导布辊、煤炭行业带式运输机铸件(铸铁)托轮、石油行业注塑设备,以及表面装潢。
热喷涂行业知识
热喷涂行业知识
热喷涂是一种表面处理技术,通过将粉末、金属丝或其他材料加热至熔融状态,然后以高速喷射到工件表面形成涂层的方法。
热喷涂技术具有制备工艺简单、涂层质量高、适用范围广等优点,被广泛应用于航空航天、石油化工、钢铁冶金等领域。
以下是热喷涂行业的一些知识:
1. 热喷涂技术分类
热喷涂技术主要分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、超音速喷涂等几类。
不同的热喷涂技术适用于不同的材料和工件表面,具有不同的特点和优缺点。
2. 热喷涂材料
热喷涂材料主要包括金属粉末、非金属粉末和金属丝材等。
金属粉末主要有铝、镍、钛等,非金属粉末主要有陶瓷、石墨等,金属丝材主要有钨、钼、钢等。
3. 热喷涂工艺
热喷涂工艺主要包括预热、喷涂、冷却和固化等步骤。
在喷涂过程中,需要控制喷枪的距离、速度和角度等参数,以保证涂层的均匀性和质量。
4. 热喷涂应用
热喷涂技术被广泛应用于各种领域,如航空航天、石油化工、钢铁冶金、电力等。
在这些领域中,热喷涂技术主要
用于强化金属表面性能、提高耐腐蚀性、耐磨损性和导电性等。
总之,热喷涂技术是一种表面处理技术,具有制备工艺简单、涂层质量高、适用范围广等优点,被广泛应用于航空航天、石油化工、钢铁冶金等领域。
热喷涂行业的发展前景广阔,未来将会有更多的创新和应用。
(整理)爆炸喷涂
爆炸喷涂爆炸喷涂是在火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂诸方法之上的一种独具特色的金属表面覆层技术,其涂层致密、结合强度高、气孔率低、硬度高等均表现出优越的性能,因而受到世界各先进工业国家的注目,是热喷涂领域国内外公认的高新技术。
爆炸喷涂设备的工作原理是:将氧气、乙炔和喷涂粉末送入喷枪中,点火后产生爆炸,爆炸气体温度3450℃,气体爆炸的速度为2500米~3000米/秒,并将被喷涂粉末熔融后以760米~1200米/秒的超音速,随爆燃气体一起射向被喷涂的工件表面。
于是在工件表面上形成几乎无孔隙的涂层(孔隙度<1%),与基体结合牢固,结合强度100~160MPa,最高可达250 MPa。
爆炸喷涂技术具有以下特点:1、可以在冷工件表面喷涂,喷涂过程中工件受热不大。
2、在特殊的情况下工件表面可以不先进行喷砂处理,而直接喷涂。
3、结合强度高,孔隙率低,涂层致密度好。
4、操作简单,易于掌握,经短时间培训可喷涂出高质量的产品。
5、可以用多种粉末材料进行喷涂,包括各种单一金属、合金、单一氧化物或混合氧化物、硬质合金、以碳化钨或碳化钛为基体的金属陶瓷,以及各种复合材料等等,因而可以根据实际需要选择适当涂层材料,赋予工件表面特定的性能。
例如耐磨、耐热、抗蚀、抗冲击载荷、导电、绝缘、增摩、减摩等。
6、爆炸喷涂过程是在常压空气中完成的,工件周围不需要真空或其它保护气体,因而适于对大尺寸工件进行喷涂。
爆炸喷涂的一些应用实例1、电缆生产中拉床的拉伸筒、传送筒和绳轮,可增加强度3倍,一般生产电缆导线采用镀硬铬的钢轮,其寿命小于6个月,同样的绳轮采用氧化铬涂层可保证其寿命超过2年。
氧化铬涂层厚度喷涂后为0.25mm,研磨和精磨后为0.13mm,光洁度为0.12微米,直径为0.3~0.4mm,铜线的拉伸速度为每分钟30米。
2、拉丝生产退火装置中由磷青铜制的轮、带和筒,采用WC-Co-CrO涂层,可增强其抗电火花腐蚀和耐磨性,提高寿命30倍,节约原材料并缩短停产时间。
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齐鲁工业大学|机械与汽车工程学院热喷涂技术的研究综述孙*(齐鲁工业大学机械与汽车工程学院 20130102****)摘要:本文介绍了热喷涂技术的由来,发展历程,工艺特点(热喷涂工艺的优缺点),基本概念,总结了热喷涂技术的应用状况,探讨了新工艺、新材料在热喷涂技术中的应用前景。
关键词:表面处理;热喷涂;热喷涂的优缺点;热喷涂的应用进展前言:高新技术的飞速发展对提高金属材料的性能、延长仪器设备中零部件的使用寿命提出了越来越高的要求。
而这两个方面的要求又面临高性能结构材料成本逐年上升的问题。
近年来,表面工程发展很快,尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展,为解决上述问题提供了一种新的方法。
热喷涂技术是一种将涂层材料 (粉末或丝材 )送入某种热源 (电弧、燃烧火焰、等离子体等 )中熔化,并利用高速气流将其喷射到基体材料表面形成涂层的工艺。
由于热喷涂技术可以喷涂各种金属及合金、陶瓷、塑料及非金属等大多数固态工程材料,所以能制成具备各种性能的功能涂层,并且施工灵活,适应性强,应用面广,经济效益突出,尤其对提高产品质量、延长产品寿命、改进产品结构、节约能源、节约贵重金属材料、提高工效、降低成本等方面都有重要作用。
热喷涂涂层具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温和隔热等优良性能,并能对磨损、腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行修复,在航空航天、机械制造、石油化工等领域中得到了广泛的应用【1-3】。
热喷涂发展现状:1、热喷涂技术的由来热喷涂是指采用氧—乙炔焰、电弧、等离子弧、爆炸波等提供不同热源的喷涂装置,产生高温高压焰流或超音速焰流,将要制成涂层的材料如各种金属、陶瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末的固态喷涂材料,瞬间加热到塑态或熔融态,高速喷涂到经过预处理(清洁粗糙)的零部件表面形成涂层的一种表面加工方法。
我们把特殊的工作表面叫“涂层”,把制造涂层的工作方法叫“热喷涂”,它是采用各种热源进行喷涂和喷焊的总称。
热喷涂技术最早出现在 20世纪早期的瑞士,随后在前苏联、德国、日本、美国等国得到了不断的发展,各种热喷涂设备的研制、新的热喷涂材料的开发及新技术的应用,使热喷涂涂层质量不断得到提高并开拓了新的应用领域【4】。
热喷涂技术在我国始于20世纪50年代,至70年代末形成气候。
目前,无论在设备、材料、工艺、科研等方面都在迅速发展与提高,成为表面技术重要组成部分。
2、热喷涂技术的发展历程在 1993年以前【5-6】介绍较多的是单一热喷涂的技术与方法,其中以火焰喷涂法最为常见。
虽然该法(火焰温度可达 3000℃),可熔化大多数金属,但由于陶瓷材料熔点太高而使该法受到限制。
与现有的火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等技术相比,气体爆炸喷涂具有致密性好,孔隙率低,结合强度高等优点。
但因爆炸法之粉料以直线束方式射向基体表面,对形状复杂和细小件内壁难以处理,并需专门隔音装置以对付约140分贝的爆炸声,且涂层与基体之结合强度也有待于提高。
新近研制的超音速喷涂法利用喷枪(具有混合气体室,燃烧室及扩张嘴)在压力下点燃混合气体,通过扩张使燃烧继续,由此可产生超音速(1370m/s)和高温(2760℃)的气流,从而能喷涂金属陶瓷,例如WC-Co和WC-Cr-Ni等粉末材料,并无脱碳现象。
与爆炸喷涂相比,由于火焰的超音速提高了粒子的速度,其所制得的涂层致密且高耐水性。
加上热源温度低,限制了粉末粒子加热,从而有效地抑制了粉末中 WC的分解。
实验得出,超音速法所形成的涂层较等离子及氧—乙炔火焰法形成的涂层性能优越,其耐蚀性能与硬质合金YT相当。
并且涂层材料已从金属、合金、陶瓷进而扩大到塑料等非导电性材料【7】。
我国热喷涂技术是从五十年代开始的,当时由吴剑春和张关宝在上海组建了国内第一个专业化喷涂厂,研制氧乙炔焰丝喷及电喷装置,并对外开展金属喷涂业务。
我国热喷涂技术起步较早,50年代就发展了丝材电弧喷涂;60年代某些军工部分开始研究等离子喷涂,等离子弧焰温度高、等离于喷涂颗粒飞行速度快,涂层结合强度也较高(40~80MPa),孔隙率小于 5%,在我国军工部分得到广泛应用;70年代出现了品种和型号较为齐全的喷涂设备和材料,但总的来说进展缓慢,只是到了近几年才获得了较快的发展。
特别是原国家经委将热喷涂作为国家重点推广项目以后,发展速度更快并取得了明显的经济效益。
1981年10月21—27日由国家经委、国家科委主持在北京召开了首届全国热喷涂会议,会上公布由国家经委领导下成立了“全国热喷涂协作组”,挂靠北京矿冶研究总院,协作组对上联系国家经贸委,对下联系各省市、自治区经委科技处各部分科技局,以及大中型企业、大专院校、科研单位等形成跨地区、跨行业、跨部分推广应用热喷涂技术网络体系,现有团体会员单位400多个。
1991年国家机电部武汉材料保护研究所向国家民政部申请成立了“中国表面工程协会热喷涂专业委员会”,是全国从事表面工程的企业及相关单位自愿组成的行业组织,现挂靠北京农机学院,已发展团体会员400余个及境外会员150余个。
在国外,近几年来,已研制几种不同形式的高速喷枪系统,大大拓宽了高速喷涂的应用领域。
如金刚石射流,冲锋枪,连续爆炸喷涂,射流枪等,对于WC-Co 系硬质合金涂层的喷涂,超音速喷涂法有取代等离子喷涂的趋势。
3、热喷涂技术的研究水平目前,随着热喷涂技术的飞速发展,国际上等离子喷涂占有明显优势,并已开发出三阴极等离子喷涂、高能等离子喷涂、微弧等离子喷涂和反应等离子喷涂等多种新技术。
(1)三阴极等离子喷涂喷枪由3个阴极和由几个被绝缘的环体串联组成的喷嘴组成,只有离阴极相对远的最后一个环体作为阳极工作。
由于从3个阴极到同一个阳极产生的3个独立电弧的长度稳定不变,3束等离子射流在汇流腔内汇聚成一束主等离子流,形成空心管状射流从喷嘴喷出,从而产生了稳定的等离子喷射。
与传统的等离子喷枪相比,这种喷枪的等离子喷射的稳定性有明显改善,可以进行均质粉末加工,并有较高的沉积率和送粉率【8-9】。
(2)高能等离子喷涂是为满足陶瓷材料对涂层密度和结合强度以及喷涂效率的更高需求而开发的一种高能、高速的等离子喷涂技术,其特点是在电弧电流与普通大气等离子喷涂相当的条件下,利用较高的工作电压 (可达几百伏)提高功率,并采用更大的气体流量来提高射流的流速 (马赫数 M>5)。
高能等离子喷枪采用独特的设计方法拉长了等离子弧,提高了工作电压,降低了工作电流,平均工作电压达 240 V,减少了阴阳极的损耗,提高了喷嘴的使用寿命。
等离子弧中存在3个菱形马赫锥,具有较高的射流速度,喷涂WC-Co涂层的粒子平均速度可达527 m/s;同时还具有较高的喷涂效率(可达200 g/min)和沉积效率(可达95%)。
美国PRAXAIR-TAFA公司最近推出了PlazJet高功率等离子喷涂系统,能够稳定工作在 200 kW左右,等离子弧具有极高的热能和速度,可为沉积优质涂层提供充足的功率。
(3)微弧等离子喷涂是20世纪90年代由乌克兰巴顿焊接研究所开发的,它的特点是具有层流等离子射流、发射角只有2°~6°(普通的等离子枪的发射角达10°~18°)、功率低 (1~3 kW)、基体受热低、噪声小(30~50dB),可在极薄的基体(如0.5 毫米厚的不锈钢薄板或1.0毫米厚的锰片)上进行喷涂【10】。
这种喷涂方法的功率虽低,但能量集中,其束斑直径小于5毫米,所以仍可喷涂各种材料,特别适宜制备小零件及薄壁件的精密涂层,且该设备重量轻,适合于现场的维修工作。
(4)反应等离子喷涂是对真空等离子喷涂进一步改进的结果,该方法在真),反应空等离子喷涂过程中,在喷嘴出口处的等离子射流中加入反应气体(如N2气体与加热中的喷涂颗粒相互作用,进而得到新的生成物。
例如,用这种方法可反应后得到的。
TiN具有高熔点、高以获得TiN涂层,它是靠喷涂钛粉和注入N2硬度、耐磨、耐蚀等特点 ,并且还具有优良的导电性和超导性。
反应等离子喷涂制备TiN涂层克服了传统的物理或者化学气相沉积(PVD及CVD)工艺制备TiN涂层,存在沉积速率低、涂层厚度过薄的缺点,可制备纳米晶TiN涂层,涂层厚度可达500μm。
4、热喷涂技术的应用领域热喷涂技术在各种金属或非金属零件的机械性损伤修复领域,占有重要的地位,目前主要用在一下几个方面:(1) 制造新件如采用电弧喷涂制造冲压塑料和皮革制品件模具、等离子喷涂加工陶瓷喷嘴或耐火金属喷嘴、雷达整流罩、高温炉元件,以及纤维增强钛金复合材料的发动机部件等。
(2) 材料的改性在材料改性方面,用热喷涂技术对普通材料进行处理,可按需要改变其表面的化学成分和组织结构,达到强化表面某些性能的目的。
(3) 旧件的修复在旧件修复领域里,热喷涂技术不仅可以恢复零件的尺寸,而且可强化零件表面的性能,成倍地提高其寿命,经济意义十分重大。
(4) 制备特定的功能性涂层譬如可以制备耐磨涂层、耐腐蚀涂层、耐高温涂层、屏蔽涂层、绝缘喷涂层、耐氧化涂层等,改善材料的表面性能。
随着喷涂技术的不断发展,必然导致涂层材料种类、性能或功能更趋完善。
在国与国之间竞相研究喷涂技术的同时,各类喷涂层如雨后春笋般地蓬勃而出。
例如将低压等离子喷涂与激光相结合,使用Ti,Al与TiO2和Al2O3等粉末,在N2气氛中制备陶瓷涂层,在玻璃表面涂加陶瓷涂层使得这种涂层在用于玻璃涂层汽轮机那样严酷的工作环境中具有很高的热稳定性和热辐射率。
另外,将泥浆状金属粉末在制品上形成铬和铬的碳化物均匀膜涂层,这薄膜也具有高的耐磨性和耐蚀性,因而可广泛地应用于要求耐磨耐蚀机械零件。
其把ZrO2和MCrAlY两种材料结合而制成热阻涂层(TBC)和连续梯度涂层(CGC),证明其用作火箭等耐热零件时具有极好的性能。
九十年代,复合涂层技术的应用已扩大到半导体领域【11】,用等离子喷涂和火焰喷涂相结合可制成半导体涂层YBa2Cu3O7-x。
这种高温半导体材料YBa2Cu3O7-x还可制成电磁罩用于人体内磁性的测量。
而由Teramoto采用降压等离子喷涂法所生长的无定形磁膜应用于扭力传感器效果极好。
热喷涂技术存在的问题:1、热喷涂技术存在的缺陷(1)由于涂层与基体主要是靠机械结合情势(喷焊工艺除外),所以其与基体表面的结合强度,绝对地较低于金属热处理,涂层自身强度一般不可能达到基体金属本身的强度。
(2)涂层存在一定的气孔(喷焊工艺除外),这对于要求耐化学介质腐蚀的环境是不利的。
但有试验表明,当涂层厚度达到一定值时,(比如镍包铝材料的等离子喷涂层,厚度到达0.3~0.5毫米以上时)其气孔已被涂层自身关闭,成为非穿透性气孔。
另外,还可以对涂层进行封孔处理。
然而在某些情况下气孔的存在恰是咱们所需要的。
例如作为隔热涂层、含油轴承和人造骨骼等。