热喷涂技术
热喷涂技术介绍
热喷涂技术适用范围无论是机械零件还是金属构件,最突出的问题就是表面磨损或腐蚀或者两者皆之。
这里简要介绍一下美国METCO公司的涂层应用指南1、耐磨损——热喷涂技术在高温和低温下最大的应用领域。
这类涂层具体分为以下几种:(1)耐粘着磨损或划伤——两个表面相对滑动,碎屑从一个表面粘到另一个表面时,发生粘着磨损或划伤。
专用典型涂层为钴基碳化钨、镍铬/碳化铬涂层。
(2)耐磨粒磨损——当较硬表面在较软表面上滑动,而且两表面之间存在磨损时,发生磨粒磨损。
当纤维和丝线在表面高速通过时,也发生磨粒磨损。
专有典型涂层为钴基镍铬合金、自熔合金混合钼、氧化铬涂层。
(3)耐微振磨损——重复加载和卸载产生周期应力导致表面开裂和大面积脱落。
专用典型涂层为氧化铝/二氧化钛涂层。
(4)耐气蚀磨损——液体流动在表面产生机械冲击。
专用典型涂层为铝青铜涂层。
(5)耐冲蚀磨损——气体或液体携带粒子高速冲击表面时,发生冲蚀磨损。
专用典型涂层为氧化铝/二氧化钛、氧化铝涂层。
2、耐高温抗氧化——这类涂层抗化学或物理分解,改善零件的高温性能。
这类涂层分为以下几种:(1)热障涂层——在零件和高温环境之间充当热屏障。
典型涂层为用氧化钇做稳定化处理的氧化锆涂层。
(2)抗高温氧化涂层——保护基体抗高温氧化。
典型涂层为镍/铬涂层。
(3)耐热腐蚀涂层——保护暴露在热腐蚀性气体中的基体。
典型涂层为镍/铬涂层。
3、防腐蚀涂层——选择这类涂层比较复杂,因为零件在服役状态,环境温度和各种介质对涂层材料都有一定的要求,一般采用钴基合金、镍基合金和氧化物陶瓷等作为涂层材料,通过提高涂层的致密性,堵住腐蚀介质的渗透;合理选择涂层材料与零件基材的氧化/还原电位,防止电化学腐蚀,涂敷抑制腐蚀的封孔剂。
4、导电涂层或绝缘涂层——这类涂层又分为以下几种:(1)导电涂层——专用典型涂层为铜涂层。
(2)绝缘涂层——专用典型涂层为氧化铝涂层。
(3)屏蔽涂层——抗电磁干扰(EMI)或高频干扰(RFI)专用典型涂层为铜涂层。
2024年热喷涂技术市场环境分析
2024年热喷涂技术市场环境分析1. 市场概况热喷涂技术是一种将材料加热到熔点,并将其喷射到基材表面形成覆盖层的表面处理技术。
它具有成本低、效率高、适用范围广等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、能源等领域。
在市场上,热喷涂技术已成为一种重要的表面处理技术。
2. 市场规模根据市场调研数据显示,热喷涂技术市场规模持续增长。
据预测,到2025年,全球热喷涂技术市场规模将达到100亿美元。
这主要得益于热喷涂技术在航空航天、汽车制造等行业的广泛应用。
3. 市场竞争热喷涂技术市场竞争激烈,主要厂商包括Praxair Surface Technologies、Sulzer Metco、Oerlikon Metco等。
这些公司在技术研发、产品质量和客户服务方面都具有一定的优势,占据了市场的一定份额。
此外,新兴的热喷涂技术企业也正在逐渐崛起,增加了市场的竞争程度。
4. 市场驱动因素热喷涂技术市场的增长受到多个因素的驱动。
首先,航空航天和汽车制造业的发展推动了热喷涂技术市场的需求增长。
这些行业对于高性能的表面涂层需求量大,热喷涂技术正好满足了这一需求。
其次,能源和环保领域的发展也为热喷涂技术的应用提供了机遇。
热喷涂技术可以应用于燃烧器、涡轮机等设备,提高其耐磨性和耐高温性能,同时还可以增加能源效率和减少排放。
5. 市场挑战虽然热喷涂技术市场具有广阔的发展前景,但也面临一些挑战。
首先,技术门槛相对较高,需要专业的设备和技术人才。
这增加了进入市场的难度,限制了中小企业的发展。
其次,热喷涂涂层的质量控制也是一个挑战,涂层的质量对于产品的性能起着至关重要的作用。
此外,市场的竞争也越来越激烈,企业需要不断创新和提升自身竞争力。
6. 市场前景随着航空航天、汽车制造等行业的快速发展,热喷涂技术市场前景广阔。
未来,热喷涂技术将继续提高涂层质量和性能,开发出更多种类的涂层材料,以满足不同行业的需求。
同时,随着技术的进步和市场竞争的加剧,热喷涂技术的成本也将进一步降低,促进市场的发展。
热喷涂技术
热喷涂技术简介热喷涂技术是一种常用的表面涂覆技术,通过高温喷涂设备将涂料加热至液态或半固态,通过喷枪喷射到被涂料表面,形成均匀的涂层。
热喷涂技术广泛应用于工业领域,例如航空航天、能源、汽车等行业,凭借其高效、可靠和灵活的特点而备受青睐。
热喷涂技术主要涉及两个关键部分:喷涂设备和喷涂材料。
喷涂设备包括喷涂枪、喷涂机和涂层预处理设备等。
喷涂材料包括粉末状材料和线材等。
粉末状材料:金属粉末、陶瓷粉末等,线材:合金线、焊芯线等。
热喷涂技术的分类热喷涂技术根据喷涂材料和喷涂方法的不同,可以分为几种主要的分类:火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂和高速喷涂。
火焰喷涂火焰喷涂是最常见的一种热喷涂技术,通过喷枪燃烧混合气体产生火焰,并将粉末状材料喷射到被涂体表面,然后快速冷却固化形成涂层。
火焰喷涂技术简单、成本低且易于操作,广泛应用于防腐、耐磨和绝热涂层等领域。
电弧喷涂电弧喷涂是一种采用电弧作为热源的热喷涂技术,具有高温高能量的特点。
通过直流或交流电弧将金属电极熔化,然后利用气流将熔融金属喷涂到被涂体表面,形成涂层。
电弧喷涂技术适用于涂层的增厚和修复,例如修复零部件的尺寸误差。
等离子喷涂等离子喷涂是一种应用等离子体作为热源的热喷涂技术,通过离子化气体生成等离子体,并利用等离子体高温将粉末状材料加热熔化,然后喷射到被涂体表面,形成涂层。
等离子喷涂技术可以利用等离子体高温高能量的特点,改善涂层与基体的粘结力。
高速喷涂高速喷涂是一种喷涂速度较快的热喷涂技术,通常涉及喷涂速度超过300m/s。
高速喷涂技术通常采用喷射粉末或线材的形式,通过气流加速喷射材料,使其迅速冷却并形成均匀的涂层。
高速喷涂技术适用于涂层的修复和材料的表面改性等领域。
热喷涂技术的应用热喷涂技术在工业领域有着广泛的应用,下面将介绍一些主要的应用领域:航空航天领域热喷涂技术在航空航天领域用于制造发动机涡轮叶片、燃烧室、燃气涡轮和航空发动机喷管等零部件的涂层。
这些涂层能够增强零部件的耐磨、耐腐蚀和热阻等性能,提高航空发动机的工作效率和寿命。
热喷涂技术
热喷涂技术热喷涂技术是一种广泛应用于工业领域的表面处理技术,它通过将熔融或热喷涂材料喷射到基材表面,形成一层覆盖层,以提供保护、表面修复或改善材料性能的效果。
热喷涂技术具有许多优点,如高效、耐久和易于操作,已经在许多行业中得到广泛应用。
热喷涂技术的基本原理是将金属、合金或陶瓷等材料加热到熔化温度,然后通过喷枪或火焰将其喷射到待处理的表面上。
材料在与表面接触时会迅速冷却和固化,形成一个致密的覆盖层。
通过选择不同的材料和工艺参数,可以实现不同的功能和性能要求。
热喷涂技术的应用范围非常广泛。
在航空航天领域,热喷涂技术被用于修复和增强发动机部件和涡轮叶片的表面。
通过喷涂耐高温、耐腐蚀的材料,可以延长零部件的使用寿命,提高整体性能。
在能源行业,热喷涂技术可以用于涡轮机组和燃烧器的喷涂,以提高热效率和防止腐蚀。
此外,热喷涂技术还可以用于模具修复、化工设备防腐、汽车零部件修复等领域。
热喷涂技术具有许多独特的优点。
首先,它可以在不影响基材的情况下,为其提供保护和改善性能的效果。
这是因为热喷涂材料与基材的结合强度很高,能够有效地防止介质的渗透和腐蚀。
其次,热喷涂技术可以在材料表面形成高度致密的覆盖层,提高材料的硬度、耐磨性和耐蚀性。
另外,该技术具有高效和灵活的特点,可以根据不同需求选择不同的喷涂材料和喷涂工艺。
热喷涂技术主要有以下几种类型。
首先是火焰喷涂技术,通过燃烧混合气体产生高温火焰,并通过喷嘴将粉末材料喷洒在待涂层表面上。
火焰喷涂技术适用于大面积涂覆和大型部件处理。
其次是等离子喷涂技术,利用等离子喷射产生的高温和高速气流将材料喷涂到基材上。
等离子喷涂技术在提高涂层附着力和密度方面具有优势。
此外,还有电弧喷涂、高速喷涂等不同的喷涂技术。
热喷涂技术在实际应用中需要考虑一些关键因素。
首先是喷涂材料的选择,材料的性能直接影响到喷涂覆盖层的质量和性能。
其次是喷涂工艺参数的优化,包括喷嘴间距、喷涂距离、气体流量等。
合理的工艺参数可以确保涂层的均匀性和附着力。
热喷涂技术的类型
热喷涂技术的类型热喷涂技术是一种表面工程强化技术,是指利用热源将喷涂材料通过喷枪加热到熔化或者半熔化状态,借助高速气体雾化成高温颗粒,以很高的速度喷射到经过预处理的工件表面上,形成功能性涂层的一种表面加工工艺。
热喷涂常用的实施方法有以下三类:1、电弧焊喷涂以电弧为热源,喷涂过程中两根丝材通过送丝装置进入电弧喷枪的两个导电嘴内,导电嘴分别接电源的正负级,未接触之前要保证两根丝材之间要可靠绝缘。
在两跟丝材端部相互接触时发生短路并产生电弧,丝材瞬间熔化并被压缩空气雾化成微熔滴,同时以很高的速度喷射到工件表面形成涂层。
主要喷涂材料有锌、铝、铅锡合金、不锈钢、蒙乃尔合金、巴氏合金的金属线材。
用于制备防腐,耐磨涂层,或加工失误的机件表面修复和制备电容封焊涂层。
由于热喷涂的加工物可在低温下控制,所以不会对加工物产生尺寸变化、变形、裂纹等。
此外,喷涂涂层后的选择范围大,涂层质量好,适合于铁塔、灯杆、桥梁、水闸门等防腐蚀工程。
2、氧——乙炔粉末喷涂以乙炔为燃烧气体,以氧气为助燃气体,喷涂粉末在喷嘴出口处受到氧——乙炔火焰迅速加热到熔化或高塑性状态后,喷射并沉积到经过预处理的基体表面,形成牢固结合的涂层的一种工艺。
涂层具有高度的耐磨、耐腐蚀性能。
适用于一般工况条件的各种磨损零件,如齿轮轴、电机轴、螺杆、电机盖、泵轴、导轨等。
3、等离子喷涂适用于高熔点的陶瓷粉末,主要用于制备性能优良的涂层,如耐磨涂层,减磨涂层等。
喷涂的材料主要有陶瓷粉末、合金粉末、金属陶瓷粉末、碳化钨等复合材料,粉末变形充分、涂层致密、孔隙率低、硬度高、韧性好,具有优异的综合性能。
电弧炉炼钢节电的途径改进炼钢操作工艺强化用氧制度电炉吹氧操作的目的是吹氧助熔和吹氧脱碳,配合喷吹碳粉,造泡沫渣。
以氧枪取代吹氧管操作效果显著:氧枪可利用廉价的碳粉、油、天然气等代替电能,对电弧炉冷区加热助熔,提高了生产效率;氧枪喷射气流集中,具有极强的穿透金属熔池的能力,加强对钢水的搅拌作用,加快吹氧脱碳和造泡沫渣的速度。
热喷涂技术在航空航天领域中的应用
热喷涂技术在航空航天领域中的应用1.引言热喷涂技术(Thermal Spraying Technology)是一项广泛应用于工业生产中的新型表面处理工艺,其应用领域众多,特别是在航空航天领域中的应用更是变得越来越重要。
本文将重点讨论热喷涂技术在航空航天领域中的应用,探讨热喷涂技术在提高飞机性能和延长飞机寿命方面的作用。
2.热喷涂技术的基本原理热喷涂技术是一种通过热能、化学反应或机械冲击等手段,将原材料制成粉末状喷涂到待处理工件表面的工艺。
热喷涂材料包括金属材料、合金材料、陶瓷材料、高聚物材料等,其材料的选择和性能直接影响到热喷涂件的质量和使用寿命。
而热喷涂技术主要分为火焰喷涂、等离子喷涂和弧喷涂三种技术。
3.火焰喷涂技术在航空航天中的应用火焰喷涂技术是一种将喷涂粉末状材料通过气体燃烧喷射到待处理工件表面的技术。
在航空航天领域中,火焰喷涂技术被广泛应用于涡轮机叶片的防腐蚀涂层、发动机组件的热障涂层、航空轻质隔热材料的制备等方面。
其主要作用是增强部件表面的耐高温、耐腐蚀性能,以提高飞机的使用寿命。
4.等离子喷涂技术在航空航天中的应用等离子喷涂技术是一种将高温等离子气体和粉末状喷涂材料在等离子火花的作用下喷涂到需处理工件表面的技术。
在航空航天领域中,等离子喷涂技术可应用于高温合金薄膜涂层、无机陶瓷膜涂层、 TiAl合金表面强化等方面。
其主要作用是增强部件表面的热稳定性、抗氧化性以及高温腐蚀性能,以提高飞机在极端环境下的工作能力。
5.弧喷涂技术在航空航天中的应用弧喷涂技术是一种通过电弧加热、熔化粉末状喷涂材料,然后喷涂到待处理工件表面的技术。
在航空航天领域中,弧喷涂技术被广泛应用于航空发动机轴承表面的涂层、高寿命金属材料的表面强化、制备复合材料表面涂层等方面。
其主要作用是增强部件表面的耐磨性、耐腐蚀性能以及复合材料的粘结性能,以提高飞机的使用寿命和工作安全性。
6. 热喷涂技术在航空航天领域的优势和发展趋势热喷涂技术在航空航天领域中应用广泛,其主要优势包括延长部件使用寿命、提高飞机性能、降低维护成本和缩短制造周期等方面。
热喷涂技术的原理及应用
热喷涂技术的原理及应用1. 热喷涂技术的原理热喷涂技术是一种通过将材料加热到熔化或半熔化状态,然后将其喷射到被涂覆物表面的技术。
热喷涂技术可以用于提高材料的表面性能,包括抗腐蚀性、耐磨性、耐热性等。
它广泛应用于航空航天、电子、冶金、化工、汽车、机械等领域。
1.1 热喷涂技术的分类热喷涂技术主要有以下几种分类:•火焰喷涂技术:使用火焰作为热源,将涂层材料加热到熔化或半熔化状态,并将其喷射到被涂覆物表面。
•等离子喷涂技术:使用等离子体作为热源,将涂层材料加热到熔化或半熔化状态,并将其喷射到被涂覆物表面。
•电弧喷涂技术:使用电弧作为热源,将涂层材料加热到熔化或半熔化状态,并将其喷射到被涂覆物表面。
•高速火焰喷涂技术:使用高速火焰作为热源,将涂层材料加热到熔化或半熔化状态,并将其喷射到被涂覆物表面。
1.2 热喷涂技术的工作原理热喷涂技术的工作原理可以简要概括为以下几个步骤:1.加热材料:将涂层材料加热到熔化或半熔化状态。
不同的热喷涂技术使用不同的加热源,如火焰、等离子体或电弧。
2.喷射材料:将加热到熔化或半熔化状态的涂层材料喷射到被涂覆物表面。
喷射可以通过喷枪或喷嘴来实现。
3.涂覆形成:涂层材料接触到被涂覆物表面后,由于温度差异,涂层材料会迅速冷却和凝固,形成涂层。
4.涂层熔合:涂层材料凝固后,可以进一步通过热处理或机械加工等方式,使其与被涂覆物表面充分结合。
2. 热喷涂技术的应用热喷涂技术在多个领域都有广泛的应用,主要包括以下几个方面:2.1 防腐领域热喷涂技术可以用于防腐,提高材料的耐蚀性。
热喷涂涂层可以形成致密的结构,能够有效隔离被涂覆物与外界环境的接触,保护被涂覆物不受腐蚀。
2.2 修复与修补领域热喷涂技术可以用于修复与修补受损物体的表面。
通过热喷涂涂层,可以提高受损物体的耐磨性、耐腐蚀性等性能,延长其使用寿命。
2.3 摩擦与磨损领域热喷涂技术可以用于提高材料的耐磨性。
通过热喷涂涂层,可以在材料表面形成硬质的陶瓷涂层,提高材料的摩擦性能和抗磨损性能。
热喷涂技术
热喷涂技术热喷涂技术是一种涂覆工艺,通过热能的作用将材料喷涂到基材表面,形成一层保护层或者修复层,以增加基材表面的性能和延长其使用寿命。
这项技术在各个领域都有广泛的应用,特别是在航空航天、能源、冶金和汽车工业等领域。
本文将详细介绍热喷涂技术的原理、种类及其应用领域。
热喷涂技术的原理主要是利用高温喷涂材料的熔融态,通过燃烧燃料与氧气生成高温火焰,使喷涂材料熔化并以高速喷出,然后迅速冷却成为固体颗粒,附着在基材表面形成一层涂层。
这种涂层可以增加基材的硬度、耐磨性、防腐性和耐高温性能,从而提高基材的使用寿命和稳定性。
热喷涂技术的种类较多,常见的有火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂和高速气体喷涂等。
其中,火焰喷涂是最早应用的一种技术,它通过火焰燃烧喷涂材料,能够涂覆各种金属、陶瓷和合金等材料。
等离子喷涂是利用等离子体的高温特性进行喷涂,具有较高的沉积效率和喷涂质量。
电弧喷涂利用电弧放电产生的高温熔融液滴喷涂,可以喷涂高熔点的金属和合金。
高速气体喷涂是利用喷嘴将液态喷涂材料加热、加速喷出形成颗粒状,在基材表面形成涂层。
这些不同的喷涂技术适用于不同的基材和应用领域,可以根据具体需求选择适合的喷涂技术。
热喷涂技术在航空航天领域有广泛的应用。
航空发动机的涡轮叶片、燃烧室和燃气涡轮等部件需要具备高温、高压和高速等工作条件下的良好性能,使用热喷涂技术可以在基材表面形成陶瓷涂层,提高其抗高温、耐磨、抗腐蚀和疲劳寿命等性能。
此外,航天器的外壳和隔热材料也可以使用热喷涂技术进行涂覆,以提供更好的保护和绝热性能。
能源领域是热喷涂技术的另一个重要应用领域。
在火电厂中,热喷涂技术可以用于高温炉膛的涂层保护,耐高温的陶瓷涂层能够提高炉膛的寿命和热效率。
在核能领域,热喷涂技术也能够用于涂覆核反应堆容器和管道等部件,增加其耐高温、抗辐射和防腐蚀能力。
此外,太阳能和风能等可再生能源设备的叶片和涡轮也可以使用热喷涂技术进行涂覆保护,提高其性能和寿命。
热喷涂技术及其在材料领域的应用
热喷涂技术及其在材料领域的应用热喷涂技术作为一种先进的表面技术,已经在各个领域得到了广泛应用。
该技术将材料加热喷涂到基材表面,通过化学物理反应形成涂层,具有防腐、耐磨、隔热、隔音等特性,被广泛应用于航空、航天、工程机械、汽车、电子等行业领域。
本文将总结热喷涂技术的一些基本概念和在材料领域中的应用。
热喷涂技术的基本概念热喷涂技术是通过将熔化态或半熔化态的材料喷到基材上,将喷涂材料与基材结合在一起,形成涂层。
热喷涂技术分为三种:火焰喷涂、射线喷涂和反应喷涂。
火焰喷涂是将喷涂材料在火焰中加热融化,通过喷嘴喷出并与基材表面冷却结合。
射流喷涂是利用电弧或电极射流产生高温,将喷涂材料则经过熔化喷射,再在基材表面形成新层。
反应喷涂是在喷射过程中,通过化学反应来生成涂层的,相对于前两种技术,可以生成更厚的涂层。
热喷涂的材料常常包括金属、合金、陶瓷、玻璃、聚合物等。
热喷涂技术的应用航空在航空领域,热喷涂技术可以增强飞机结构的强度和刚度,提供耐热、抗腐蚀、防氧化等性能。
在发动机的高压涡轮中,热喷涂可以对叶片进行保护,延长使用寿命。
同时,热喷涂技术还可以在飞机的液压阀、液压管道和传动部分上形成保护层,减少磨损和碰撞损坏。
电子在电子行业,热喷涂技术可以提供防静电、隔热、隔音、导电性等特性。
例如,在太阳能电池板的背面上,可以喷涂一层导电涂层,以确保电池板受到充分利用,提高太阳能电池的效率。
同时,在手机、电脑等大量使用的电子设备中,热喷涂技术还可以用于防止某些塑料部件损坏,例如键盘按钮和鼠标轨迹球等,使它们保持其原因样子的同时,又具有一定的耐腐蚀性和耐磨性。
工业热喷涂技术可用于工业领域的各个方面。
例如,在工程机械制造中,热喷涂技术可以用于制造防护层,避免运输过程中腐蚀或受损。
在建筑领域,也可以利用热喷涂技术来加强防护能力,例如使用热喷涂的防水材料对外墙涂层进行保护。
汽车最后,热喷涂技术在汽车行业中也得到了广泛应用。
通过涂覆车体涂层,汽车可以具有高温和抗腐蚀等特性,同时也可以增强车体的强度和刚度。
热喷涂技术
粉末火焰喷涂法:它与丝材火焰喷涂的不同之处是喷 涂材料不是丝材而是粉末。图3和图4分别为粉末火焰 喷涂装置和原理示意图。
图3 粉末火焰喷涂装置
图4 粉末火焰喷涂原理示意图
在火焰喷涂中通常使用乙炔和氧组合燃烧而提供热 量,也可以用甲基乙炔,丙二烯(MPS),丙烷,氢气 或天然气。火焰喷涂可喷涂金属,陶瓷,塑料等材 料,应用非常灵活,喷涂设备轻便简单,可移动, 价格低于其他喷涂设备,经济型好,是目前喷涂技 术中使用较广泛的一种方法。但是,火焰喷涂也存 在明显的不足。如喷出的颗粒速度较小,火焰温度 较低,涂层的粘结强度及涂层本身的综合强度都比较 低,且比其他方法得到的气孔率多
五 激光法 把高密度能量的激光束朝着接近于零件的基体 表面的方向直射,基体同时被一个辅助的激光加热 器加热,这时,细微的粉末以倾斜的角度被吹送到 激光束中。图9激光喷涂 熔化粘结到基体表面,形成了一层薄的表面涂 层,与基体之间形成良好的结合(喷涂环境可选择 大气气氛或惰性气体气氛,或真空下进行)。
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。
三 电弧类喷涂
1、电弧喷涂:
电弧喷涂:在两根焊丝状的金属材料之间产生 电弧,因电弧产生的热使金属焊丝逐渐熔化,熔化 部分被压缩空气气流喷向基体表面而形成涂层。电 弧喷涂按电弧电源可分为直流电弧喷涂和交流电弧 喷涂。直流:操作稳定,涂层组织致密,效率高。 交流:噪音大。电弧产生的温度与电弧气体介质、 电极材料种类及电流有关(如Fe料,电流280安,电 弧温度为6100K)。但一般来说,电弧喷涂比火焰喷 涂粉末粒子含热量更大一些,粒子飞行速度也较快, 因此,熔融粒子打到基体上时,形成局部微冶金结 合的可能性要大的多
热喷涂技术及其在航空航天领域的应用
热喷涂技术及其在航空航天领域的应用一、热喷涂技术的基本概念热喷涂技术是一种表面加工技术,在热影响下,将各种功能材料喷涂到基底材料表面上,以改善材料性能和延长使用寿命。
通常情况下,基底材料可以是金属、非金属、陶瓷等。
热喷涂技术是一种高温喷涂技术,主要包括火焰喷涂、等离子喷涂、电弧喷涂等。
二、热喷涂技术在航空航天领域的应用1. 航空发动机领域热喷涂技术在航空发动机领域有广泛应用,主要是通过修复損坏部件来延长发动机使用寿命,提高发动机整体性能。
例如,通过在涡轮叶盘表面喷涂热障涂层,提高其耐热性,从而能够适应高温下的高速运转,同时降低热应力破坏的风险。
此外,在发动机燃烧室内喷涂陶瓷涂层,能够降低燃烧室内高温气体的排放,提高燃烧效率。
2. 航天器热控制在航天器进入大气层,返回地球时,它们可能会面临超高温和高速气流的侵蚀,这可能会导致严重的热损伤。
为了降低这种风险,热喷涂技术可以喷涂热障涂层,降低航天器表面温度,从而延长航天器使用时间和寿命。
3. 航空电子领域由于航空电子元器件处于高温、高压和红外辐射等环境下工作,因此需要使用高性能的材料保护。
热喷涂技术可通过喷涂耐高温、耐腐蚀、耐电磁干扰等材料,改善电子器件的性能和寿命,从而提高整个电子系统的可靠性。
4. 航空航天设备维修在飞机、航天器等航空航天设备的使用过程中,难免会因为磨损、腐蚀、冲击等因素导致零件的失效。
通过热喷涂技术,可以基于飞机/航天器零部件的实际表面状况进行维修修复,从而大幅降低维修费用并延长使用寿命。
三、热喷涂技术的发展趋势热喷涂技术是一项十分重要的材料技术,在航空航天、能源、机械制造领域等有着广泛的应用前景。
目前,热喷涂材料科技发展困境主要是材料的性能不容易控制,制备人员需要对材料做大量的实验,这样会大大提高制备的成本,同样对环境也是不友好的。
未来,可以通过研发高性能材料,以及开发更加智能化和高效的喷涂设备和工艺,降低制备成本,提高材料的质量和效率,从而逐步开拓更加广阔的应用领域。
热喷涂技术简介
超音速喷涂旳特点
超音速喷涂原理示意图
超音速喷涂旳特点
超音速喷涂旳特点
①粉粒温度较低, 粉末颗粒在高温中停留时间短,在空气中暴露时 间短,所以涂层中含氧化物量较低, 具有较强旳稳定性,但只适于喷 涂金属粉末、Co-Wc粉末以及低熔点TiO2陶瓷粉末;
谢谢
丝材火焰喷涂装置
粉末火焰喷吐旳装置示意图
粉末火焰喷涂原理
粉末火焰喷涂原理示意图
爆炸喷涂旳简介
爆炸喷涂旳定义 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旳速度喷射到工件表面 上形成涂层。
爆炸喷涂旳原理
爆炸喷涂原理示意图
电爆喷涂,感应加热喷涂,电容放电喷涂
火焰喷涂旳简介
火焰喷涂旳定义 把金属线或粉末以一定旳速度送进喷枪里,使端部在 高温火焰中熔化,随即用压缩空气把其雾化并吹走, 沉积在预处理过旳工件表面上。
火焰喷涂旳分类 线材火焰喷涂,粉末火焰喷涂。
丝材火焰喷涂装置
丝材火焰喷吐旳装置示意图
丝材火焰喷涂原理
丝材火焰喷涂旳原理示意图
粉末 氮气
火花塞
工件
乙炔气
氧气
枪管
超音速喷涂旳简介
超音速喷涂旳定义
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)以一定旳百分比导入燃烧室内混合,爆 炸式燃烧,因燃烧产生旳高温气体以高速经过膨胀管取 得超音速。同步通入送粉气(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。
第八章 热喷涂技术
喷涂层的结构特点:
⑴喷涂层是由无数变形粒子相互交错堆叠在一起的层状结构
⑵喷涂层中会出现氧化物夹杂.这是喷涂中,喷涂粒子与周围气体 发生氧化作用.
⑶喷涂粒子和粒子之间会出现孔隙,涂层不致密.这是由于粒子的 变形不充分或有未熔融的粒子冲击到工件表面的缘故.
(二)喷涂层与基体的结合机理
1:机械结合
当熔融的金属粒子以一定的温度和速度撞击到经过净化和粗化 处理的工件表面时,由于表面是凸凹不平的,此时,颗粒变形并 填满基材表面纵横交错的沟槽.同时,颗粒冷凝收缩,与表面的 凹凸处机械地紧紧咬合在一起,而形成“机械结合”,即所谓 “抛锚效应”.
缺点:1:喷涂层与基体结合强度不太高且存在孔隙 2:喷焊件存在变形问题
❖ 热喷涂技术分类及其特点:
二:喷涂层的结构和喷涂层与基体的结合机理
❖ (一)喷涂层的结构
喷涂过程中,具有一定速度和温度的喷涂材料粒子到达工 件表面时,喷涂粒子以一定的动能冲击工件表面,在产生 碰撞的瞬间,粒子的动能转化为热能传给工件,并与工件 的粗糙表面紧密接触产生变形,迅速冷凝收缩呈扁平状 粘结在工件上.喷涂材料粒子连续不断地冲击,在粒子与 工件表面和粒子与粒子之间就会相互交错地粘接在一 起形成喷涂层.其示意图如下:
第三节:氧-乙炔火焰喷涂
❖ 一:氧-乙炔火焰粉未喷涂的原理
它是以氧-乙炔火焰为热源,将喷涂材料粉未加热到熔融状 态,同时借助高速火焰流喷射到经过制备的工件表面上, 冷却后形成喷涂层.
❖
二:氧-乙炔火焰
C2 H2
炔和氧气混合物质的量之比为1:2.5,因空气原因,实
四:氧-乙炔火焰粉未喷涂工艺(课本)
(一)表面预处理.切除工件表面坏层(如疲劳层,腐蚀层,原喷涂 层等);采用一切方法(如加热300℃除油)除去疏松工件表面 的油污;采用酸洗,碱洗,机械方法去除工件表面的氧化层;采 用喷砂,机械方法等使工件表面粗化,粗糙表面可使涂层与 基体形成较强的机械结合,提高涂层的结合强度;对不需要 喷涂的部位进行遮盖,涂刷涂料进行保护.
热喷涂技术
3 热喷涂技 术在化 工 、
喷涂仍然居主导地位 。值得注意的 是 ,高速火焰喷涂 ( V F H O )迅速 发展 , 占据 2 %的市场比例 , 将 5 居
石油行业 中的应用
在化工行业 中,腐蚀 利用金属喷涂修复设备
第二位 。电弧喷涂技术 , 由于经济 尤为严重 ,它不仅造成大 性 好 、涂层性 能 比火 焰喷 涂层 优 量材料和设备损失 ,而且
Mo Mo 或 +合 金 ;有 色金 属 及 合金 ; 自熔 性 合
金 ; 氧 化 物 陶 瓷
在 强腐蚀介质 中耐磨涂层
热 障 涂层 可 磨 密封 涂层 特 殊 功 能涂 层 辐 射 涂层 热 导 电屏 蔽 及 防辐 射 涂 层 固体 润 滑涂 层
自熔性合金、高合金 、陶瓷
氧化物陶 瓷 金 属 +非金 属 复合 材 料 氧 化 物 复合 材 料 金 属 金 属 +非 金 属 复合 材 料
。
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性能 ,并能 对磨损 、腐蚀或加 工超 防腐工程 中得到应用;( ) 7
差 引起 的零件 尺寸减小进行修 复。 激光 重熔 技术 开始 应用 。
热 喷 涂 技 术 的 应 用 主要 包 括 : 效 目前 , 长 热喷涂技术在军事 、 防腐 、机械修 复及先进制造技 术、 水利 、电 力 、化 工 、建 筑 、
模具制作与修复、 制造特殊的功能 环保 、生物 等众多工程领 涂层等四个方面。 目前 , 热喷 涂技 域等方面得到 了 日益广泛 术 已广泛应用于几乎所有工业领域 的应 用 ,热喷涂在海洋工 以及家庭 用品 ( 如不粘锅 、 外线 程 方 面 也 得 到 了广 泛 应 红 保健 电热 器等 ) 。
面:( ) 1 以低级材 质 和加 热喷涂 层 越, 将部分代替火焰喷涂技术上升 因腐蚀造成的企业停产。安全事故 钛合金等高级材 质不 及环境污染所带来的损失更难以估 取 代不锈钢 、 到第三位。 2 量的。防止 “ 、冒、滴、漏”是 锈 钢。( )可作为化工反应罐、贮 跑
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。
热喷涂技术及其应用
热喷涂技术及其应用热喷涂技术是近年来比较火热的表面处理技术之一,能够用于改善材料表面的性能,提高材料的机械性能、耐磨性、耐腐蚀性、热稳定性等方面的属性。
本文将介绍热喷涂技术的原理和应用。
一、热喷涂技术原理热喷涂是一种将涂层材料熔化喷射到被涂层材料上形成一层保护膜的表面处理工艺。
它主要分为火焰喷涂、电弧喷涂、高速喷涂、等离子喷涂、激光喷涂等技术。
火焰喷涂是将喷嘴与燃料气体混合后引燃得到的火焰吹向材料表面,同时将被粘合材料送入火焰中加热,然后在熔化状态下喷向被涂材料。
电弧喷涂利用电极放电引发电弧,使涂层材料瞬间融化,并以高速喷向材料表面。
高速喷涂是将粉末材料经过特殊的加速器加速,超音速喷向材料表面,从而形成涂层。
等离子喷涂是以等离子体为介质进行喷涂。
等离子体是在低压下产生的电离气体,它的能量很高,能使材料直接熔化并在被涂材料上喷涂形成涂层。
激光喷涂是利用激光束将涂层材料加热并熔化,然后以气体喷嘴喷向被涂材料,从而形成涂层。
这些不同类型的热喷涂技术都基于相同的原理,即通过喷射熔化的涂层材料来形成一层保护膜,使被涂层材料的性能发生改变。
二、热喷涂技术的应用热喷涂技术可以应用在各种材料的表面处理上,包括金属、塑料、陶瓷等。
它具有如下的应用:1. 保护性涂层热喷涂技术可以在有害气体作用下保护金属表面,使其不被腐蚀。
例如,在海洋环境中,金属的表面会被盐雾等大气污染物或海水腐蚀,而热喷涂技术可以种植一层高效的电池隔离膜,通过其它层保护金属表面,从而避免材料损坏。
2. 耐磨性提高机械部件经过热喷涂处理后,涂层会形成一种厚度薄、高硬度的涂层,从而耐受各种磨损和冲击。
3. 高科技行业热喷涂技术还广泛应用于高科技领域的材料处理,例如太阳能电池板、微电子制造等瑞士实验室使用热喷涂技术制造电池板,提高电能转换的效率、同时也降低制造成本。
4. 冶金行业热喷涂技术在冶金行业中应用范围广泛,可以用于包括喷涂铺管、喷涂耐火砖、喷涂耐磨材料等。
热喷涂技术原理及应用
热喷涂技术原理及应用
热喷涂技术是一种将熔融或煅烧的材料喷射到被涂物表面形成涂层的
方法,主要通过机械喷涂、火焰喷涂和等离子喷涂等方式实现。
该技术具
有简单、快速、高效、易实施等特点,广泛应用于航空航天、冶金、化工、电子等工业领域。
1.加热原理:通过燃烧或电阻加热等方式,将喷射材料加热到熔点或
半熔状态,使其具有液态或半固态的物理性质。
2.喷射原理:通过高压气体或等离子体流体作为介质,将加热后的喷
射材料喷射到被喷涂的物体表面,形成涂层。
3.冷却原理:当喷射材料接触到物体表面后,快速冷却凝固,形成均
匀而紧密的涂层。
1.表面保护:热喷涂技术能够在被涂物表面形成一层坚硬、耐磨、耐
腐蚀的保护层,提高工件的使用寿命和性能。
2.涂料修复:热喷涂技术可用于修复损坏或磨损的表面涂层,恢复工
件的使用功能。
3.表面改性:通过选择不同材料和涂层结构,可调整涂层的表面形貌、化学成分和物理性能,实现对工件表面性能的改善与调控。
4.温度管理:利用热喷涂技术可制备出具有更好的导热性能的绝热和
散热涂层,用于温度管理和热障涂层的制备。
5.功能涂层:热喷涂技术可制备出各种功能涂层,如阻焊涂层、导电
涂层、耐磨涂层等,以满足特殊技术要求。
6.修饰美化:通过热喷涂技术,可在工件表面形成一层具有良好的光滑度和装饰性的金属涂层,提高工件的外观质量。
总的来说,热喷涂技术是一种常用的涂层制备技术,其应用广泛且多样化,具有改善材料性能、延长使用寿命、提高外观质量等优点。
随着科学技术的不断发展,热喷涂技术在新材料、新工艺、新应用等方面仍有很大的发展空间。
热喷涂技术的原理及工艺
热喷涂技术的原理及工艺热喷涂技术是一种将材料熔化或加热到高温状态后喷射到基材表面的涂层技术。
其原理是利用热能将涂层材料熔化或加热到高温状态,然后通过喷嘴喷射到基材表面,形成一层密实的涂层。
热喷涂技术主要分为两类:热熔喷涂和冷喷涂。
热熔喷涂是指将涂层材料熔化后喷射到基材表面。
常用的热熔喷涂技术包括火焰喷涂、电弧喷涂、电子束喷涂等。
在这些技术中,通过将涂层材料加热到熔点以上的高温状态,使其变为液态或半固态状态,然后通过喷嘴喷射到基材上。
喷涂材料在与基材接触时迅速冷却固化,形成一层均匀致密的涂层。
冷喷涂是指将涂层材料加热至未完全熔化状态后喷射到基材表面。
常用的冷喷涂技术包括高速喷涂、冷气喷涂等。
在这些技术中,通过将涂层材料加热至部分熔化状态,使其成为微粒状,然后通过高速喷射的方式将其喷射到基材表面。
喷涂材料在与基材接触时迅速冷却固化,形成一层具有良好粘结和结构致密的涂层。
热喷涂技术在工艺上通常包括以下几个步骤:准备材料、准备基材、预热、涂覆、冷却。
准备材料是指将涂层材料准备到需要的形态,如粉末、线材、条片等。
准备基材是指将待涂层的基材进行清洁、除锈等处理,以确保涂层能够良好地附着在基材表面。
预热是指将喷涂设备和基材加热到适当的温度,以确保涂层材料能够顺利熔化或部分熔化。
预热温度的选择取决于喷涂技术和涂层材料的特性。
涂覆是指将喷涂设备中的涂层材料喷射到基材表面。
喷涂时需要控制喷涂设备的参数,如喷涂速度、喷涂压力、喷涂距离等,以确保涂层的均匀性和致密性。
冷却是指将涂层材料在与基材接触后迅速冷却固化。
冷却时间和方式可以根据涂层材料和喷涂工艺的要求进行调整。
冷却完成后,涂层将具有良好的附着力和结构致密度。
热喷涂技术
热喷涂技术热喷涂技术在国家标准GB/T18719—2002《热喷涂术语、分类》中定义:热喷涂技术是利用热源将喷涂材料加热至溶化或半溶化状态,并以一定的速度喷射沉积到经过预处理的基体表面形成涂层的方法。
热喷涂技术在普通材料的表面上,制造一个特殊的工作表面,使其达到:防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等一系多种功能,使其达到节约材料,节约能源的目的,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。
热喷涂技术是表面过程技术的重要组成部分之一,约占表面工程技术的三分之一。
热喷涂技术具有的优点:1、设备轻便,可现场施工。
2、工艺灵活、操作程序少。
可快捷修复,减少加工时间。
3、适应性强,一般不受工件尺寸大小及场地所限。
4、涂层厚度可以控制。
5、除喷焊外,对基材加热温度较低,工件变形小,金相组织及性能变化也较小。
6、适用各种基体材料的零部件、几乎可在所有的固体材料表面上制备各种防护性涂层和功能性涂层。
热喷涂技术的特点从热喷涂技术的原理及工艺过程分析,热喷涂技术具有以下一些特点. 1. 由于热源的温度范围很宽,因而可喷涂的涂层材料几乎包括所有固态工程材料,如金属,合金,陶瓷,金属陶瓷,塑料以及由它们组成的复合物等. 因而能赋予基体以各种功能(如耐磨,耐蚀,耐高温,抗氧化,绝缘,隔热,生物相容,红外吸收等)的表面. 2. 喷涂过程中基体表面受热的程度较小而且可以控制,因此可以在各种材料上进行喷涂(如金属,陶瓷,玻璃,布疋,纸张,塑料等),并且对基材的组织和性能几乎没有影响,工件变形也小. 3.设备简单,操作灵活, 既可对大型构件进行大面积喷涂,也可在指定的局部进行喷涂;既可在工厂室内进行喷涂也可在室外现场进行施工. 4.喷涂操作的程序较少,施工时间较短,效率高,比较经济. 随着热喷涂应用要求的提高和领域的扩大, 特别是喷涂技术本身的进步, 如喷涂设备的日益高能和精良,涂层材料品种的逐渐增多,性能逐渐提高, 热喷涂技术近十年来获得了飞速的发展, 不但应用领域大为扩展, 而且该技术已由早期的制备一般的防护涂层发展到制备各种功能涂层;由单个工件的维修发展到大批的产品制造;由单一的涂层制备发展到包括产品失效分析,表面预处理, 涂层材料和设备的研制,选择, 涂层系统设计和涂层后加工在内的喷涂系统工程;成为材料表面科学领域中一个十分活跃的学科.并且在现代工业中逐渐形成象铸,锻,焊和热处理那样的独立的材料加工技术.成为工业部门节约贵重材料,节约能源,提高产品质量,延长产品使用寿命,降低成本,提高工效的重要的工艺手段, 在国民经济的各个领域内得到越来越广泛的应用.编辑本段热喷涂工艺技术近年发展趋势与特点热喷涂技术目前在国内已经得到了比较广泛的推广应用,近年来发展的趋势和特点是:(1)大面积长效防护技术得到了广泛应用对于长期暴露在户外大气的钢铁结构件,采用喷涂铝、锌及其合金涂层,代替传统的刷油漆方法,实行阴极保护进行长效大气防腐,近年来得到了迅速发展。
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热喷涂技术的研究综述摘要:提高热喷层的致密性,减少其孔隙,可以防止涂层过早腐蚀,延长其使用寿命。
简述了热喷涂层孔隙出现的原因;介绍了减少热喷涂层孔隙率、提高涂层耐腐蚀性能的方法;指出了提高热喷涂层耐腐蚀性能的发展方向。
通过系统介绍钢桥防腐蚀的必要性、热喷涂防腐蚀主要方法、国内外热喷涂技术的主要标准,列举了一些国内外钢桥热喷涂防腐蚀应用实例,希望可以为我国钢桥的设计、建造、维修、养护工作提供一定的参考。
关键词:钢桥;防腐蚀;热喷涂;技术;应用;涂层致密性;重熔处理;喷涂工艺;封孔处理前言:热喷涂技术能赋予材料表面一些特殊的性能,如提高耐腐蚀性、电绝缘性、耐磨减摩、抗高温氧化性及电磁屏蔽吸收等功能。
热喷涂层材料可以是金属、金属合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料以及复合材料等,其涂层广泛应用于航空航大、石油化工、机械制造、冶金、交通运输、建筑等领域。
但是,热喷涂层的表面和内部会存在一定数最的孔隙,服役于腐蚀环境时,腐蚀介质会通过这些孔隙穿过涂层,直至基体,对基体产生腐蚀。
腐蚀产物会在涂层/基体界ICI积累,其疏松的结构特征以及体积膨胀会导致涂层龟裂、脱落,以致涂层失效比习;同时,涂层孔隙还会降低涂层与基体之间和涂层内部的结合强度,影响涂层使用寿命。
因此,如何减少或消除涂层中的孔隙己成为完善热喷涂层制造技术的一个重要研究方向。
一、提高热喷涂层致密性技术的研究现状及发展方向1、热喷涂层孔隙出现的原因热喷涂层是由无数熔融或半熔融的变形粒子互相交错呈波浪式堆叠在一起而形成的层状组织结构。
在常规大气环境喷涂过程中,这些变形粒子与周围介质发生氧化反应,而使涂层中出现氧化物。
变形粒子在交错堆叠的过程中,由于飞行速度和温度不同,使得不断堆叠起来的涂层呈现出明显的不规则状,导致堆叠粒子之间存在缝隙或孔洞。
在冷却凝固过程中,若熔融粒子间析出的气体来不及从粒子堆内逸出,就会在涂层中形成气孔。
同时,变形粒子随温度的不断降低而产生收缩,若得不到液相的及时补充,也会在涂层中形成孔洞。
2.减少热喷涂层孔隙的方法2.1喷涂土艺不同的热喷涂工艺,得到的涂层质最也不同。
喷涂颗粒的温度越高、速度越大,涂层越致密、孔隙率越低。
喷涂的工艺参数,如喷涂距离、送粉方式、喷枪移动速度、粉末颗粒度、主气与辅气流最、送粉气流最、电功率等对有效降低涂层孔隙率具有较大的作用和影响。
尽管如此,喷涂工艺参数的优选只能使涂层孔隙减少,并不能彻底消除涂层孔隙。
2. 2封孔处理封孔处理是采用刷涂、浸渍、喷涂等方法,将惰性材料填充到涂层孔隙中。
除封闭孔隙之外,封孔剂也能在涂层外围形成一层均匀、光滑的新“涂层”。
因此,封孔剂除应具有良好的耐腐蚀性能之外,还必须有较好的渗透性和流动性、较低的茹稠度以及与涂层材料具有良好的相容性。
2. 3热扩散重熔处理利用热源可以使涂层重新熔化并凝固,原堆叠的层状、多孔组织变得致密和均匀,常用的热扩散重熔处理有激光重熔、火焰重熔和感应重熔等。
2. 4添加新材料在喷涂粉末中添加某些特定元素会有效地降低涂层孔隙率。
在喷涂金属陶瓷中加入La,Ce等稀土元素网,能够减缓涂层层状波动幅度,细化组织、减少孔隙,得到较为均匀、致密的涂层,从而提高涂层的显微硬度、弹性模量、结合强度,降低摩擦系数,并增强涂层耐磨损性和耐腐蚀性。
3.发展方向随着降低热喷涂孔隙率的要求越来越高,各种封孔技术不断出现,当前还有将成熟的工艺或技术结合应用,集各种封孔技术的优点于一体,使其防护效果达到最大化的综合应用方案。
当前,降低涂层孔隙缺陷、提高涂层耐腐蚀性的主要发展方向可归纳为以下方面:(1)热喷涂层材料通过研发喷涂性能良好的材料或对涂层材料进行改性,得到结构致密的涂层。
(2)热喷涂方法研发大能最和高喷涂速度的喷涂技术,提高涂层堆积成形性能或冲击力,提高涂层成形致密性。
(3)封孔材料在研究不同腐蚀环境下的热喷涂材料的同时,必须研究与不同涂层材料相配合使用的封孔介质,确保封孔材料同时具有良好的耐腐蚀性能,并能进入涂层孔隙深处,将涂层孔隙较好地封闭,对金属构件起到良好的保护作用。
(4)封孔技术随着封孔处理逐渐广泛的应用,研制出新的封孔技术,以达到更好的封孔效果。
(5)封孔效果评定封孔剂渗入越深,其防护效果越好。
关于渗入的深度,目前还没有出现较为科学、可行的检测方法及相关研究。
封孔剂的渗透性、流动性、茹度以及与涂层材料的相容性等都将影响其渗入的深度。
二.热喷涂技术在国内外钢桥防腐蚀中的应用1.钢桥热喷涂防腐蚀技术钢桥早期的涂装技术主要是刷涂,即人工用刷子涂漆的方法,施工过程中劳动强度大、生产效率低,目_施工质量难以控制,仅适合部分位置受限的小构件喷涂。
之后由于世界各大钢桥建设国家对钢桥防腐蚀提出更高的要求,桥梁防腐蚀涂装技术获得迅猛发展,热喷涂技术相继被成功地应用到钢桥的防腐保护中。
热喷涂是依靠专用设备产生的热源,把金属或非金属固体材料加热熔融或软化,并利用热源自身的动力或外加高速气流雾化,使雾化的喷涂材料快速喷射到经过预处理干净的基体表而形成涂层。
热喷涂主要包括火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂等。
1.1火焰喷涂氧一乙炔火焰喷涂是以氧气、乙炔气燃烧火焰作为热源,将锌丝、铝丝等加热到熔融或高塑性状态,在压缩空气高速气流的泄引下,将熔融化的锌、铝雾化喷射到预先准备的喷砂表而形成涂层,再加以封闭处理。
取得一些成功应用实例,产生明显的社会经济效益。
可由于涂层结合力差和喷涂效率低,喷涂过程质量控制不稳定等因素,限制了它的发展。
1.2电弧喷涂利用电弧喷涂设备的电源将两根带电金属丝送入电弧喷枪,在低电压大电流作用下,使两根金属丝尖端产生电弧,在电弧的高温作用下,金属丝材呈熔融状态,经压缩空气迅速喷吹至预先处理好的金属表而上,形成电弧喷涂层。
电弧喷涂微粒与基体材质之间,以及各微粒之间以机械结合为主,伴以物理和化学结合,微颗粒迅速将自身动能和热能转换成与基体的结合能。
电弧喷涂层对钢铁基体进行保护,对电弧喷涂层进行封闭处理形成长效防腐复合涂层。
2.喷涂纳米涂层纳米技术的诞生使传统材料的硬度和韧性同时得到很大提高,在此基础上通过先进材料处理技术使具有高硬度、高化学稳定性能等诸多优点的纳米硬质陶瓷颗粒均匀弥散地分布于金属基体表面,这样就可以进一步提高材料的硬度与耐磨耐蚀性能,同时又能保证材料的韧性不下降,从而大幅度提高传统材料的耐磨耐蚀性能。
热喷涂纳米涂层材料技术是指用纳米结构粉末(或其他形式)材料,采用热喷涂工艺技术,在基体表面制备纳米结构涂层或纳米结构复合涂层,达到强化、改性,或者赋予基体表面具有纳米材料性能的技术。
目前,利用热喷涂技术制备纳米涂层主要采用两种方式:一是制备具有部分纳米特征的宏观涂层。
即在制备时将含量相对较少的纳米颗粒加入传统图层中,使传统涂层成为纳米颗粒弥散强化的、具有一定纳米特征的复合涂层;二是制备完全由纳米颗粒构成的宏观涂层。
即让厚度在微米甚至毫米量级的宏观涂层完全由纳米颗粒构成,而赋予涂层极为优异的工程性能。
纳米结构涂层的开发研究还处于起步阶段,但是由纳米粉体材料形成的表面纳米结构,其潜在的应用范围涉及整个高新技术产业、民用工业和国防等重要领域。
与传统涂层相比,纳米结构涂层在强度、韧性、耐磨等方面的性能大幅度提高。
3.热喷涂防腐技术应用实例20世纪50.60年代,美国焊接脚会、美国海军上木工程实验室、英国钢铁公司、法国地下铁道公司及前苏联均对热喷涂锌、铝涂层在各种大气条件下的耐蚀性做了长达5- 19年的试验,并得出了基本一致的试验结果。
喷铝涂层达到一定厚度,不论涂层封闭与否,在海水、海洋大气、工业大气中,均能保证钢铁构件在19年内不腐蚀。
随后,热喷涂防腐蚀技术在国外钢桥建设中得到大量应用。
我国将热喷涂技术应用于桥梁防腐蚀始于1957年的武汉长江大桥。
1968年对南京长江大桥下层铁路枕木下的“上盖板”做了喷锌防腐蚀处理,这也是我国第一次尝试对大型钢桥梁的部分构件做热喷涂防腐蚀处理。
而随着我国交通建设的高速发展,尤其是2000年以来,武汉军山桥等大跨度钢桥的兴建,出于提高钢桥使用寿命的考虑,热喷涂技术在钢桥防腐蚀中得以广泛应用。
虽然我国热喷涂防腐蚀技术在钢桥上的应用相对发达国家起步较晚,但结合国外相关技术,并通过近年来国内大量的钢桥建设实际应用,已经总结了一系列的热喷涂防腐蚀技术宝贵经验。
我国的桥梁工作者已经深刻意识到钢桥腐蚀是影响钢桥长期使用安全性能的重要问题,因此,重视钢桥热喷涂防腐技术研究,并将这一技术在我国钢桥防腐中广泛地普及应用,在未来的儿十年将为国家节约巨额的桥梁维护费用,减少环境污染,延长钢桥使用寿命。
三.热喷涂技术的特点分类热喷涂(热喷涂加工)是将喷涂材料以高温高速喷涂到基体表面,依靠喷涂材料与基体表面的机械结合、半冶金结合和物理结合等方式形成涂层。
热喷涂材料按形状可分为线材和粉末,其中线材的喷涂设备简单,工艺因素影响小,涂层质量稳定;而粉末则不受成型工艺的限制,组元间可按任意比例调配,形成特殊的相组织从而实现某些特殊性能。
热喷涂材料一般具有以下特点:①热稳定性好,能耐高温;②使用性能好,可满足各类不同涂层的使用性能;③润湿性好,涂层与基体的结合强度高,涂层平整;④固态流动性好(粉末),可保证送料的均匀性;⑤热膨胀系数合适,能防止喷涂后冷却过程中发生涂层龟裂。
热喷涂涂层种类繁多,涂层的选择和设计不仅要符合通用原则,更要重视工件工作的介质、温度、受力、工件的材质、组织、尺寸以及涂层的结合强度、硬度等。
具体选择涂层时需要考虑以下因素:①工艺方法的可能性;②工作环境,包括承受的应力或冲击力。
工作温度、腐蚀介质和腐蚀环境、涂层与其它零件配合表面和连接表面的材料和润滑情况等;③涂层性能要求,包括涂层的表面功能(如表面状态和表面光洁度等)、涂层的化学性能、结合强度、孔隙率、硬度、金相组织、耐磨性能等;④基体材料的特征,包括基体材料的化学成分和性能、零件的尺寸和形状、喷涂部位的表面状态等;⑤非复合或复合涂层的选择。
在喷涂中,基体的表面准备是热喷涂作业中非常重要的环节,涂层的结合质量直接与表面的清洁度粗糙度有关,必须根据基体材料的材质类型和表面涂层的要求、喷涂材料的特性来正确地制备表面。
表面制备有两个目的,一是清洁基体表面,二是粗化表面以提高涂层和基体的粘结力。
通常采用喷砂的方法可同时达到以上两个目的。
四.结束语热喷涂技术目前在国内已经得到了比较广泛的推广应用,近年来的研究和发展更越来越得到重视。
1.由于热源的温度范围很宽,因而可喷涂的涂层材料几乎包括所有固态工程材料,如金属,合金,陶瓷,金属陶瓷,塑料以及由它们组成的复合物等. 因而能赋予基体以各种功能(如耐磨,耐蚀,耐高温,抗氧化,绝缘,隔热,生物相容,红外吸收等)的表面。
2.喷涂过程中基体表面受热的程度较小而且可以控制,因此可以在各种材料上进行喷涂(如金属,陶瓷,玻璃,布疋,纸张,塑料等),并且对基材的组织和性能几乎没有影响,工件变形也小.3.设备简单,操作灵活, 既可对大型构件进行大面积喷涂,也可在指定的局部进行喷涂;既可在工厂室内进行喷涂也可在室外现场进行施工.4.喷涂操作的程序较少,施工时间较短,效率高,比较经济. 随着热喷涂应用要求的提高和领域的扩大, 特别是喷涂技术本身的进步, 如喷涂设备的日益高能和精良,涂层材料品种的逐渐增多,性能逐渐提高, 热喷涂技术近十年来获得了飞速的发展, 不但应用领域大为扩展, 而且该技术已由早期的制备一般的防护涂层发展到制备各种功能涂层;由单个工件的维修发展到大批的产品制造;由单一的涂层制备发展到包括产品失效分析,表面预处理, 涂层材料和设备的研制,选择, 涂层系统设计和涂层后加工在内的喷涂系统工程;成为材料表面科学领域中一个十分活跃的学科.并且在现代工业中逐渐形成象铸,锻,焊和热处理那样的独立的材料加工技术.成为工业部门节约贵重材料,节约能源,提高产品质量,延长产品使用寿命,降低成本,提高工效的重要的工艺手段, 在国民经济的各个领域内得到越来越广泛的应用。