等离子熔覆项目调查报告
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1.热喷涂原理.......................................................................................................................... 2 2.热喷涂层的结构.................................................................................................................. 2 3.热喷涂方法分类.................................................................................................................. 3 三、 耐磨涂层用热喷涂材料.....................................................................................................10 1. 金属粉末及其涂层..........................................................................................................12
1.1 金属及合金粉末.....................................................................................................12 1.2 自熔性合金粉末.....................................................................................................14 1.3 自粘结合金粉末.....................................................................................................16 2. 陶瓷粉末及其涂层..........................................................................................................17 2.1 氧化铝..................................................................................................................... 18 2.2 氧化锆..................................................................................................................... 19 2.3 二氧化钛.................................................................................................................21 2.4 氧化铬..................................................................................................................... 21 2.5 碳化物..................................................................................................................... 22 四、 热喷涂耐磨涂层的应用.....................................................................................................22 1.在航空工业中的应用........................................................................................................ 22 2.在冶金工业中的应用........................................................................................................ 24 3. 在电力工业中的应用......................................................................................................26 4. 在包装、印刷工业中的应用..........................................................................................27 5. 在汽车工业中的应用......................................................................................................28 6. 在纺织工业中的应用......................................................................................................28 五、 等离子熔覆设备生产厂家.................................................................................................29 1. 武汉材料保护研究所有限公司......................................................................................29 2. 宁波镭速激光科技有限公司..........................................................................................30 3. 上海岑禄实业.................................................................................................................. 31 4. 上海多木机电有限公司..................................................................................................32 5. 山东海纳等离子科技有限公司......................................................................................33
等离子喷涂技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种新型多用途的精 密喷涂方法，它具有：①超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂。②喷射粒 子的速度高，涂层致密，粘结强度高。③由于使用惰性气体作为工作气体，所 以喷涂材料不易氧化。
a. 等离子的形成
（以 N2 为例）： 0°k 时，N2 分子的两个原子呈哑铃形，仅在 x,y,z 方向上平动； 大于 10°k 时，开始旋转运动； 大于 10000°k 时，原子间产生振动，分子与分子间碰撞，则分子会发生 离解变为单原子： N2+Ud——>N+N 其中 Ud 为离解能 温度再升高，原子会发生电离: N+Ui——>N++e 其中 Ui 为电离能 气体电离后，在空间不仅有原子，还有正离子和自由电子，这种状态就叫 等离子体。 等离子体可分为三大类：
项 目 调 查 报 告
项目名称：等离子熔覆
负责部门：材料研发部 报告日期：2019.5.6
Байду номын сангаас
目录
一、 引言....................................................................................................................................... 1 二、 热喷涂耐磨涂层................................................................................................................... 2
b. 喷涂原理
等粒子喷涂是利用等离子弧进行的，离子弧是压缩电弧，与自由电弧相比 较，其弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因此具有温度高，能量集中，弧 稳定性好等特点。
按接电方法不同，等离子弧有三种形式： ①非转移弧：指在阴极和喷嘴之间所产生的等离子弧。这种情况正极接在 喷嘴上，工件不带电，在阴极和喷嘴的内壁之间产生电弧，工作气体通过阴极 和喷嘴之间的电弧而被加热，造成全部或部分电离，然后由喷嘴喷出形成等离 子火焰(或叫等离子射流)。 等粒子喷涂采用的就是这类等离子弧。 ②转移弧：电弧离开喷枪转移到被加工零件上的等离子弧。这种情况喷嘴 不接电源，工件接正极，电弧飞越喷枪的阴极和阳极（工件）之间，工作气体 围绕着电弧送入，然后从喷嘴喷出。 等离子切割，等离子弧焊接，等离子弧冶炼使用的是这类等离子弧。 ③联合弧:非转移弧引燃转移弧并加热金属粉末，转移弧加热工件使其表 面产生熔池。这种情况喷嘴，工件均接在正极。 等离子喷焊采用这种等离子弧。进行等粒子喷涂时，首先在阴极和阳极（喷 嘴）之间产生一直流电弧，该电弧把导入的工作气体加热电离成高温等离子体， 并从喷嘴喷出，形成等离子焰，等离子焰的温度很高，其中心温度可达 30000°k，喷嘴出口的温度可达 15000～20000°k。焰流速度在喷嘴出口处可
等离子熔覆项目调查报告
一、引言
磨损材料是三大主要失效形式之一，为了提高材料耐磨性能，各种以增强 材料耐磨性为目的的表面涂层技术受到了研究者的广泛关注，包括热喷涂 （焊）、电镀、气相沉积、高能束熔覆等，其中高能束熔覆是采用高能束（激 光束、离子束等）为移动热源在金属材料表面快速熔覆一层耐磨、耐蚀、耐热 合金层的表面改性技术，熔覆层与基体成冶金结合，连接强度高，涂层组织均 匀细小，具有良好的综合性能。当前熔覆技术主要包括激光熔覆、等离子熔覆 等，其中激光熔覆方面的研究较为成熟，但成本较高，且对工作环境有特殊要 求，工件表面需黑化处理，等离子熔覆工艺过程简单，污染少，虽然尺寸精度 及成形件质量稍低于激光熔覆，但设备成本仅为后者的 1/5，有研究表明，等 离子熔覆生产效率约为激光熔覆的 6~10 倍，粉末利用率约为激光熔覆的 2~4 倍。因此在电力、煤炭、冶金、机械等诸多领域有着广阔的应用前景。
第 4 页 共 35 页
①高温高压等离子体，电离度 100%，温度可达几亿度，用于核聚变的研 究；
②低温低压等离子体，电离度不足 1%，温度仅为 50～250 度； ③高温低压等离子体，约有 1%以上的气体被电离，具有几万度的温度。 离子、自由电子、未电离的原子的动能接近于热平衡。热喷涂所利用的正是这 类等离子体。
图 1 等离子熔覆产品
第 1 页 共 35 页
二、热喷涂耐磨涂层 1.热喷涂原理
2.热喷涂层的结构
第 2 页 共 35 页
3.热喷涂方法分类
第 3 页 共 35 页
等离子喷涂是一种材料表面强化和表面改性的技术，可以使基体表面具有 耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。 等 离子喷涂技术是采用由直流电驱动的等离子电弧作为热源，将陶瓷、合金、金 属等材料加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过预处理的工件表面而形 成附着牢固的表面层的方法。 等离子喷涂亦有用于医疗用途，在人造骨骼表 面喷涂一层数十微米的涂层，作为强化人造骨骼及加强其亲和力的方法。
1.1 金属及合金粉末.....................................................................................................12 1.2 自熔性合金粉末.....................................................................................................14 1.3 自粘结合金粉末.....................................................................................................16 2. 陶瓷粉末及其涂层..........................................................................................................17 2.1 氧化铝..................................................................................................................... 18 2.2 氧化锆..................................................................................................................... 19 2.3 二氧化钛.................................................................................................................21 2.4 氧化铬..................................................................................................................... 21 2.5 碳化物..................................................................................................................... 22 四、 热喷涂耐磨涂层的应用.....................................................................................................22 1.在航空工业中的应用........................................................................................................ 22 2.在冶金工业中的应用........................................................................................................ 24 3. 在电力工业中的应用......................................................................................................26 4. 在包装、印刷工业中的应用..........................................................................................27 5. 在汽车工业中的应用......................................................................................................28 6. 在纺织工业中的应用......................................................................................................28 五、 等离子熔覆设备生产厂家.................................................................................................29 1. 武汉材料保护研究所有限公司......................................................................................29 2. 宁波镭速激光科技有限公司..........................................................................................30 3. 上海岑禄实业.................................................................................................................. 31 4. 上海多木机电有限公司..................................................................................................32 5. 山东海纳等离子科技有限公司......................................................................................33
等离子喷涂技术是继火焰喷涂之后大力发展起来的一种新型多用途的精 密喷涂方法，它具有：①超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂。②喷射粒 子的速度高，涂层致密，粘结强度高。③由于使用惰性气体作为工作气体，所 以喷涂材料不易氧化。
a. 等离子的形成
（以 N2 为例）： 0°k 时，N2 分子的两个原子呈哑铃形，仅在 x,y,z 方向上平动； 大于 10°k 时，开始旋转运动； 大于 10000°k 时，原子间产生振动，分子与分子间碰撞，则分子会发生 离解变为单原子： N2+Ud——>N+N 其中 Ud 为离解能 温度再升高，原子会发生电离: N+Ui——>N++e 其中 Ui 为电离能 气体电离后，在空间不仅有原子，还有正离子和自由电子，这种状态就叫 等离子体。 等离子体可分为三大类：
项 目 调 查 报 告
项目名称：等离子熔覆
负责部门：材料研发部 报告日期：2019.5.6
Байду номын сангаас
目录
一、 引言....................................................................................................................................... 1 二、 热喷涂耐磨涂层................................................................................................................... 2
b. 喷涂原理
等粒子喷涂是利用等离子弧进行的，离子弧是压缩电弧，与自由电弧相比 较，其弧柱细，电流密度大，气体电离度高，因此具有温度高，能量集中，弧 稳定性好等特点。
按接电方法不同，等离子弧有三种形式： ①非转移弧：指在阴极和喷嘴之间所产生的等离子弧。这种情况正极接在 喷嘴上，工件不带电，在阴极和喷嘴的内壁之间产生电弧，工作气体通过阴极 和喷嘴之间的电弧而被加热，造成全部或部分电离，然后由喷嘴喷出形成等离 子火焰(或叫等离子射流)。 等粒子喷涂采用的就是这类等离子弧。 ②转移弧：电弧离开喷枪转移到被加工零件上的等离子弧。这种情况喷嘴 不接电源，工件接正极，电弧飞越喷枪的阴极和阳极（工件）之间，工作气体 围绕着电弧送入，然后从喷嘴喷出。 等离子切割，等离子弧焊接，等离子弧冶炼使用的是这类等离子弧。 ③联合弧:非转移弧引燃转移弧并加热金属粉末，转移弧加热工件使其表 面产生熔池。这种情况喷嘴，工件均接在正极。 等离子喷焊采用这种等离子弧。进行等粒子喷涂时，首先在阴极和阳极（喷 嘴）之间产生一直流电弧，该电弧把导入的工作气体加热电离成高温等离子体， 并从喷嘴喷出，形成等离子焰，等离子焰的温度很高，其中心温度可达 30000°k，喷嘴出口的温度可达 15000～20000°k。焰流速度在喷嘴出口处可
等离子熔覆项目调查报告
一、引言
磨损材料是三大主要失效形式之一，为了提高材料耐磨性能，各种以增强 材料耐磨性为目的的表面涂层技术受到了研究者的广泛关注，包括热喷涂 （焊）、电镀、气相沉积、高能束熔覆等，其中高能束熔覆是采用高能束（激 光束、离子束等）为移动热源在金属材料表面快速熔覆一层耐磨、耐蚀、耐热 合金层的表面改性技术，熔覆层与基体成冶金结合，连接强度高，涂层组织均 匀细小，具有良好的综合性能。当前熔覆技术主要包括激光熔覆、等离子熔覆 等，其中激光熔覆方面的研究较为成熟，但成本较高，且对工作环境有特殊要 求，工件表面需黑化处理，等离子熔覆工艺过程简单，污染少，虽然尺寸精度 及成形件质量稍低于激光熔覆，但设备成本仅为后者的 1/5，有研究表明，等 离子熔覆生产效率约为激光熔覆的 6~10 倍，粉末利用率约为激光熔覆的 2~4 倍。因此在电力、煤炭、冶金、机械等诸多领域有着广阔的应用前景。
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①高温高压等离子体，电离度 100%，温度可达几亿度，用于核聚变的研 究；
②低温低压等离子体，电离度不足 1%，温度仅为 50～250 度； ③高温低压等离子体，约有 1%以上的气体被电离，具有几万度的温度。 离子、自由电子、未电离的原子的动能接近于热平衡。热喷涂所利用的正是这 类等离子体。
图 1 等离子熔覆产品
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二、热喷涂耐磨涂层 1.热喷涂原理
2.热喷涂层的结构
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3.热喷涂方法分类
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等离子喷涂是一种材料表面强化和表面改性的技术，可以使基体表面具有 耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。 等 离子喷涂技术是采用由直流电驱动的等离子电弧作为热源，将陶瓷、合金、金 属等材料加热到熔融或半熔融状态，并以高速喷向经过预处理的工件表面而形 成附着牢固的表面层的方法。 等离子喷涂亦有用于医疗用途，在人造骨骼表 面喷涂一层数十微米的涂层，作为强化人造骨骼及加强其亲和力的方法。