下载文档原格式
等离子熔覆耐磨处理技术青岛海纳等离子科技有限公司一公司简介山东科技大学青岛海纳等离子科技有限公司是以本校材料学科为技术依托，以等离子表面改性为核心技术而成立的具有自主知识产权的高新技术企业，是山东省金属材料与表面工程技术研究中心实验基地。
数年来，公司致力于金属材料表面改性技术的研究与开发，公司坚持以技术求进步、以质量谋发展，并取得了丰硕的科技成果。
取得了“真空等离子束表面熔覆耐磨蚀涂层的方法”、“一种本安型耐磨镐型截齿”、“一种耐磨可弯曲刮板输送机”、“一种镐型截齿的生产工艺方法”等多项国家发明专利，另外2008年“等离子控制原位冶金反应技术与工程应用”荣获了国家科学技术进步二等奖，“等离子熔覆强化技术及其在刮板输送机上的应用”获中国煤炭工业科学技术奖二等奖，“高温等离子射流控制原位冶金反应技术及产业化”荣获中国机械工业科学技术奖，“等离子多元共渗合金强化技术”获中国高校技术发明二等奖，“一种铸铁表面快速扫描熔凝硬化的方法”获山东省第六届专利奖金奖。
公司在国际上首次提出了负压等离子熔覆涂层与熔射成型技术的新方法，获得了国家发明专利。
该技术是解决金属表面高耐磨耐蚀耐冲击的最新技术方法，并且研制成功了综合经济技术指标优于激光熔覆的大功率高稳定性等离子熔覆专用数控设备，该技术与设备于2002年12月21日通过了山东省科技厅组织的鉴定。
鉴定结论认为该技术与设备填补了一项空白，是等离子束表面冶金领域中的一项重大创新，整体技术水平达到了国际领先水平。
公司拥有一批具有学士、硕士、博士学位的研发人员，具有中高级专业技术职务的人员占60%以上，同时，公司还拥有一支专业水平高，经验丰富的职工队伍。
二等离子熔覆技术简介等离子熔覆技术是继激光熔覆技术之后发展起来的最新表面改性技术，是我们公司拥有的具有原创性的国际领先技术。
该技术汲取了激光熔覆技术和对焊技术的先进性，屏弃了堆焊和激光熔覆技术的不足。
其基本原理是：在高温等离子束流作用下，将合金粉末与工件基体表面迅速加热并一起熔化、混合、扩散、反应、凝固，等离子束离开后自激冷却，在表面形成一层高硬度耐磨层，从而实现表面的强化与硬化，增强工件的耐磨性能。
等离子体表面改性技术……吴师妹整理I前沿材料表面处理技术是U前材料科学的前沿领域，利用它在一些表面性能差和价格便宜的基材表面形成合金层，取代昂贵的整体合金，节约贵金属和战略材料，从而大幅度降低成本。
科学技术和现代工业的发展，对摩擦、磨损、腐蚀和光学性能优异的先进材料的需要日益增长，这导致了整个材料表面改性技术的发展与进步，其中等离子体表面改性技术发挥了重要作用。
等离子表面处理因其性能的优势和低廉的成本已成为材料科学领域最活跃的研究方向之一。
2等离子体表面改性的原理等离子体是一种物质能量较拓的聚集状态，它的能量范用比气态、液态、固态物质都高，被称为物质的笫四态，存在具有一定能量分布的电子、离子和中性粒子，在与材料表面的撞击时会将自己的能量传递给材料表面的分子和原子，产生一系列物理和化序过程。
一些粒子还会注入到材料表面引起碰撞.散射、激发、重排、异构、缺陷、晶化及非晶化，从而改变材料的表面性能。
3等离子体表面改性技术的种类根据温度不同，等离子体可分为拓温等离子体和低温等离子体（包括热等离子体和冷等离子体）。
高温等离子体的温度高达10&K〜10吆，在太阳表面、核聚变和激光聚变中获得。
. 丘/体一般为稠离子体，冷等离子体一般为稀薄等离子体。
在材料表面改性技术中，溅射、离子镀、离子注入、等离子化学热处理丄艺应用的是在低压条件下放电产生的低压（冷）等离子体，而等离r 喷涂、等离r淬火及多元共渗相•化、等离子熔覆価冶金等工艺中应用的是低温等离子体中的稠密热等离子体，通常指压缩电弧等离子束流。
3.1低压（冷）等离子体表面处理技术近年来，低压等离子体在表面镀膜、表面改性及表面聚合方面发挥着越来越重要的作用。
3.1.1溅射和离子镀溅射镀膜是基于离子轰击靶材时的溅射效应，采用的最简单装置是直流二极溅射，其它类型的溅射设备有射频溅射磁控溅射、离子束溅射等，其中磁控溅射山于沉积速率高，是U前工业生产应用最多的一种。
等离子熔覆技术及应用等离子熔覆技术是一种金属表面改性技术，通过等离子弧热源将金属粉末喷射到基底上，瞬间熔化并与基底进行冷却结合，形成一个具有金属涂层的工艺。
这种技术在汽车行业、航空航天工业、机械制造业、电子电器业等领域有广泛的应用。
等离子熔覆技术的工艺过程大致分为以下几个步骤：首先，将金属粉末通过喷粉设备喷射到基底表面形成一层粉末堆积层；然后，利用等离子弧进行加热，形成等离子气体，使金属粉末瞬间熔化；接着，利用等离子束的高速冲击力，使熔化的金属粉末喷射到基底上；最后，冷却结合，形成一个坚固的金属涂层。
等离子熔覆技术有以下几个显著的优点：1. 成本低廉：等离子熔覆技术无需使用昂贵的合金材料，采用粉末冶金原料即可，可以大幅降低成本。
2. 无需添加其他成分：等离子熔覆技术可以保持金属材料的化学成分不受改变，从而避免了在热处理过程中可能引起的材料变质。
3. 涂层质量高：等离子熔覆技术形成的涂层粒度小、致密度高、附着力强，能够形成均匀的涂层结构，提高材料表面的耐磨、耐蚀性能。
4. 处理速度快：等离子熔覆技术可以在很短的时间内完成涂层的制备，提高了生产效率。
等离子熔覆技术在各个领域有着广泛的应用，具体包括以下几个方面：1. 防腐蚀涂层：通过在金属表面形成耐腐蚀涂层，可以有效地提高金属材料的抗腐蚀性能。
在海洋工程、航空航天等领域应用广泛。
2. 功能性涂层：通过添加特定的合金元素，可以为材料赋予特殊的性能，如耐磨、耐热、导电、绝缘等，广泛应用于汽车引擎零部件、航空发动机等。
3. 修复和修复涂层：等离子熔覆技术可以将金属材料熔化后喷射到受损部位上，实现修复和修复。
在航空航天、石油化工等行业具有重要的作用。
4. 表面装饰涂层：等离子熔覆技术可以通过在金属表面形成不同颜色的涂层，进行表面装饰，广泛应用于珠宝、钟表等行业。
5. 复合材料涂层：通过在金属表面加覆复合材料，可以在保持金属材料机械性能的同时赋予其轻质、高强度等特性，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
等离子熔覆镍基合金及复合材料涂层的组织与性能研究发布时间：2023-06-02T03:49:23.873Z 来源：《科技潮》2023年8期作者：虞扬[导读] 熔覆层的组织及性能取决于所采用的熔覆材料。
目前常用的熔覆材料是与基体具有较好润湿性的Fe基、Ni基和Co基等自熔合金粉末。
河北省邯郸市永年区海翔机械厂 057150摘要：利用等离子表面熔覆工艺，在钢基表面获得了与基体呈冶金结合的镍基合金涂层、镍基+镍包碳化钨等涂层。
利用光学电镜、扫描电镜以及能谱分析了上述涂层的组织及成分；采用维氏硬度计测定了涂层的维氏硬度；并比较了上述几种涂层的磨损性能。
关键词：等离子熔覆；镍基合金；组织与性能；镍包碳化钨；等离子熔覆技术是以等离子弧为热源，采用同步送粉方式，在基体材料表面获得一层均匀致密、结合牢固的特殊保护涂层，实现涂层与金属基体的冶金结合，具有表面冶金层厚、呈冶金结合、成分可调范围大、不需要前处理、效率高、成本低、冶金层质量好等优点，适合于处理一些既耐冲击又需要耐磨耐腐蚀的金属零件，是一种极有发展前途的金属表面改性处理新技术。
本文利用等离子熔覆技术，在钢基表面等离子冶金镍基合金粉末以及镍基+镍包碳化钨，得到与基体呈冶金结合状态的表面冶金涂层，并对上述涂层进行组织、性能分析。
1熔覆层材料熔覆层的组织及性能取决于所采用的熔覆材料。
目前常用的熔覆材料是与基体具有较好润湿性的Fe基、Ni基和Co基等自熔合金粉末。
在冲击和磨粒磨损严重的工况条件下，自熔合金已不能满足使用要求，于是研究者采取在自熔性合金粉末中添加陶瓷材料，制备以陶瓷颗粒为增强相的金属基复合熔覆层及梯度涂层。
利用等离子弧的高温，通过熔覆材料中各元素或化合物之间的化学反应形成陶瓷增强相，可以获得“原位合成”陶瓷材料增强的金属熔覆层。
Fe基合金粉末综合性能良好、价格低廉，并且铁基熔覆层与大多数成形工件基体成分接近，具有良好的结合性。
熔覆层的组织由平面晶、胞状晶、树枝晶、等轴晶、共晶体、大块碳、硼化合物等组成，等离子熔覆层的主要相为M23C6、Fe2B、γ-Fe（Me）等，熔覆层的显微硬度是基体硬度的3~4倍。
真空熔覆技术：该技术具有弧柱截面功率密度分布均匀，稳定性高，吹入等离子束流的合金与陶瓷粉末混合均匀等特点，从而大大提高了设备数控运行和熔覆工艺的稳定性，具有新颖性。
等离子熔覆强化的煤矿板输送机中部槽经下井试验，耐磨损寿命比未熔覆强化提高４倍，比耐磨堆焊提高了１倍以上。
激光熔覆技术：激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料，经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。
激光熔覆设备该激光熔覆设备，采用YAG固体激光器，激光熔覆最重要特点是热量集中加热快，热影响区小冷却快，特别对不同材质之间熔融有着其它热源无法比拟的特点，也正是这一特殊的加热和冷却过程，在熔铸区域产生的组织结构也不同于其它熔覆（喷焊、堆焊、普通焊接等）手段，甚至可以产生非晶态组织，特别是脉冲激光更为明显。
这就是所谓激光熔覆不变形无退火的原因。
多功能激光热处理成套设备系列设备介绍：该设备采用了光机电一体化的总体设计，质量可靠，外型美观。
激光器采用华工激光具有国际水平的连续横流CO2激光器，数控系统采用五轴四联动或六轴五联动系统，机床采用拥有自主知识产权的悬臂式结构，特殊设计的高精度飞行光路系统及光头摆动机构，可实现柔性加工。
该设备性能稳定，人机界面清晰，操作简捷易学。
能进行激光相变淬火、激光熔凝淬火、激光合金化、激光熔覆/再制造等加工。
技术特点：●激光器光束特性好，发散角≤3mrad；能无He工作，降低运行成本。
●可选配扩束准直仪，在15m处光斑直径仅为Φ 50mm。
●机床为模块式组装，采用轻巧便捷的飞行光路，通过五轴四联动或六轴五联动的形式，对工件进行灵活高效的加工，X、Y、Z最大行程可达5m×2.5m×0.7m,设有柔性积分聚焦头，进行大幅面和曲面加工，满足各类零件（如轴类、盘类、平面类、齿槽类等零件）的激光加工，回转件的最大尺寸可达3000mm。
等离子熔覆技术的原理等离子熔覆技术（Plasma Transferred Arc，PTA）是一种表面改性技术，利用高温等离子状态下的离子和电子来熔化喷涂材料，从而让喷涂材料与基体表面熔合。
该技术可以加强基体的耐磨性、防腐性和耐高温性能，可以应用在各种机械设备、航空航天和能源等领域。
一、原理PTA 喷涂过程中，利用高电流弧焊机（Electric Arc Welding System）形成的电弧来加热气体，产生等离子体（Plasma），将粉末或线状材料引入等离子区域，熔化喷涂材料成为等离子体状态，通过等离子区域中的气体压力引入到基体表面，形成涂层。
二、喷涂设备PTA 喷涂设备通常包括熔覆枪、电源设备和粉末喷枪。
熔覆枪是喷涂设备最重要的组件之一，一般包括电极、保护气流、冷却液流道和喷嘴等结构。
电源设备用于提供足够的电能来形成弧焊电弧和产生等离子体。
粉末喷枪用于将喷涂材料输送到熔覆枪内，通过等离子体喷涂到基体表面。
三、熔覆过程在喷涂过程中，首先调整好喷涂设备，选择合适的电极、保护气流和冷却液，在熔覆枪内产生电弧，并将气体转化为等离子体。
接着，通过粉末喷枪输送熔化喷涂材料到等离子区域，并随着等离子体向基体表面压入材料，形成涂层。
喷涂过程中，需经常检查喷嘴、电极和冷却液是否正常工作，以及材料的喷涂质量和喷涂速度等因素，保证喷涂的稳定和质量。
四、优点与应用PTA 喷涂技术具有多种优点，如高密度、高结合强度、均匀分布的熔池和熔深、低氧化度等。
该技术广泛应用在航空航天、石油化工、冶金等领域，可用于提高工业设备的耐用性和性能，延长设备使用寿命。
该技术还可以用于新材料的制备，如硬质合金、高分子材料、纳米材料等。
PTA 等离子熔覆技术是一种先进的表面改性技术，已广泛应用于工业生产和科研领域。
该技术具有高效、稳定和精准的喷涂效果，可以对基体表面进行改性，提高其机械性能和使用寿命，在多种领域都具有很高的应用价值和潜力。
五、发展现状PTA 喷涂技术在国内外均得到广泛应用。
激光等离子熔覆技术-回复什么是激光等离子熔覆技术？激光等离子熔覆技术是一种先进的表面处理技术，它将激光束和等离子束结合起来，通过将材料加热到临界温度以上并迅速冷却，以在基体表面形成一层密实、致密的覆盖层。
这种技术可以在材料表面形成高质量、高硬度和高耐磨性的涂层，从而改善材料的表面性能和延长材料的使用寿命。
激光等离子熔覆技术的工作原理是怎样的？激光等离子熔覆技术的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 蒸发与等离子化：激光束通过对材料表面进行照射，使得材料表面局部升温。
当材料温度升高到一定程度时，材料表面的部分原子开始蒸发，形成一个等离子体。
2. 等离子束加热：通过对等离子体进行高能电子束或离子束加热，使得等离子体的温度进一步升高。
等离子体中的原子会不断碰撞并传导热量到材料表面，使得材料表面处于高温状态。
3. 覆盖层生成：高温下，蒸发的原子、离子和基体表面的原子会发生反应和结合，形成一层涂层。
这个涂层在快速冷却的过程中，会实现固态结晶变为单质或化合物。
4. 冷却与凝固：经过加热后，通过迅速冷却，涂层会迅速凝固。
在凝固过程中，由于快速冷却的速度，涂层的晶格结构会紧凑有序，形成高硬度、高密度的均质结构。
5. 结构与性能调控：激光等离子熔覆技术可以通过调整激光功率、扫描速度、材料成分和冷却方式等参数来控制涂层的结构和性能。
例如，可以在涂层中引入合金元素或采用多层复合结构，从而更好地满足不同应用的要求。
激光等离子熔覆技术在哪些领域有应用？激光等离子熔覆技术在很多领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 金属加工：激光等离子熔覆技术可以用于金属材料的涂层加工，例如在机械、汽车、航空、航天等行业中，可以加工耐磨、耐蚀、耐高温的表面涂层，提高零部件的使用寿命和性能。
2. 能源领域：激光等离子熔覆技术可以用于涂层材料的制备，例如用于太阳能电池的抗反射涂层、热电材料的改性等。
3. 生物医学：激光等离子熔覆技术可以用于医用材料的表面改性，例如在人工关节、医用器械等方面的应用，可以提高材料的生物相容性和耐磨性能。
激光等离子熔覆技术及再利用激光等离子熔覆技术是一种先进的金属材料表面处理技术，它利用高能量密度的激光束将金属粉末喷射到基材表面形成涂层。
该技术具有高效、环保、节能等优点，并且具有广泛的应用前景。
激光等离子熔覆技术具体的工作原理是将金属粉末在等离子炬燃烧室中进行预热，然后通过电磁加热的方式将金属粉末熔化，随后通过惰性气体的喷射形成涂层。
激光束的高能量密度可以使金属粉末瞬间熔化并与基材表面发生冶金反应，从而形成均匀致密的涂层。
激光等离子熔覆技术可以对不同种类的金属粉末进行熔覆，如铝合金、钛合金、不锈钢等，也可以对不同类型的基材进行涂覆，如钢板、铝板等。
激光等离子熔覆技术具有许多优点。
它可以实现高效的涂层形成，不仅能够提高涂层的附着力和耐磨性，还可以提高涂层的耐腐蚀性和导热性。
由于激光熔覆过程中只有金属粉末熔化，因此可以大大减少工艺过程中对环境的污染。
激光等离子熔覆技术可以实现材料的局部涂覆，不仅能够节省材料和能源，还可以减少整体工艺成本。
激光等离子熔覆技术还具有较高的自动化程度，可以实现在线监测和远程控制，提高生产效率和产品质量。
激光等离子熔覆技术的再利用主要通过以下几个方面实施。
可以对熔覆涂层进行再加工，如机械加工、切割等，以满足不同的工程要求。
可以对涂层进行修复和加固，以延长其使用寿命。
可以对涂层进行再融合，形成新的涂层结构，以提高其性能。
可以对废旧涂层进行再回收，以减少资源的浪费和环境的污染。
激光等离子熔覆技术是一种先进的金属材料表面处理技术，具有高效、环保、节能等优点，并且具有广泛的应用前景。
通过对涂层的再加工、修复和加固、再融合、再回收等方式，可以实现激光等离子熔覆技术的再利用，减少资源的浪费和环境的污染。
这将对推动金属材料表面处理技术的发展和应用具有积极的促进作用。
