热喷涂技术.
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热喷涂原理及应用技术热喷涂是一种常用的表面处理技术,它通过将熔融状态的涂层材料喷射到基材表面,形成一层均匀而致密的保护层。
热喷涂技术在工业生产中有着广泛的应用,可用于增强材料的耐磨性、耐蚀性和耐高温性能,改善材料表面质量,修复和加固零件,以及制造新的材料。
热喷涂的原理主要包括:材料加热、喷射和冷却三个阶段。
首先,涂层材料被加热至熔化温度,通常通过火焰或等离子弧进行加热。
接着,加热后的涂层材料以高速喷射到基材表面,形成一层涂层。
最后,涂层在喷射过程中冷却固化,形成均匀致密的结构。
热喷涂技术主要包括火焰喷涂、等离子喷涂和高速喷涂等几种。
火焰喷涂是最常见的一种技术,它通过将涂层材料喷射到基材表面,经过燃烧加热液化后在基材表面冷却固化形成涂层。
等离子喷涂使用等离子弧或等离子炉进行加热,可在高温下加热材料并喷射到基材上。
高速喷涂技术则通过高速气流将涂层材料喷射到基材上,使其与基材粘结。
热喷涂技术的应用非常广泛。
首先,热喷涂可以用于增强材料的耐磨性能。
在机械制造和汽车工业中,表面磨损是常见的问题,热喷涂技术可以喷涂一层硬质材料,如钢、陶瓷等,形成耐磨涂层,提高材料的使用寿命。
其次,热喷涂还可以用于增强材料的耐腐蚀性能。
在化工和石油工业中,材料往往会受到腐蚀的侵蚀,热喷涂技术可以喷涂一层耐腐蚀材料,如镍合金、不锈钢等,形成耐腐蚀涂层,保护材料免受腐蚀。
此外,热喷涂还可用于增强材料的耐高温性能。
在航空航天和能源行业中,材料常常需要承受高温环境,热喷涂技术可以喷涂一层耐高温材料,如陶瓷涂层、合金涂层等,提高材料的耐高温性能。
此外,热喷涂技术还可以修复和加固零件。
如果零件表面损坏或磨损严重,可以使用热喷涂技术喷涂一层材料,修复零件并恢复其功能。
总之,热喷涂技术是一种非常有效的表面处理技术,具有广泛的应用前景。
通过热喷涂技术,可以增强材料的耐磨性、耐蚀性和耐高温性能,改善材料表面质量,修复和加固零件,以及制造新的材料。
热喷涂技术的现状和发展
热喷涂技术是一种将材料喷涂于基材上的表面处理技术,其广泛运用于工业、航空航天、汽车、石油化工、医疗等领域。
热喷涂技术具有高效、节能、环保等特点,因而受到越来越多的关注。
目前,热喷涂技术已经发展成为了多种类型,如火焰喷涂、等离子喷涂、高速氧气燃料喷涂等。
与此同时,热喷涂材料的种类也越来越丰富,包括了金属、陶瓷、聚合物等多种材料。
在技术上,热喷涂技术也不断推陈出新,如利用纳米技术等进行改进,提高其性能等等。
未来,热喷涂技术将进一步发展。
随着科技的进步和经济的发展,热喷涂技术将更加完善和成熟,其应用范围也将更加广泛。
同时,热喷涂技术的绿色化和环保化将是未来的发展趋势,将会推动热喷涂技术的发展方向转向低能耗、低污染的方向。
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热加工中的热喷涂涂层质量控制技术热喷涂技术指的是通过喷枪将热塑性或热固性材料喷涂在基材表面,形成一层保护性或具有特殊功能的涂层。
热喷涂广泛应用于航空航天、汽车、石油化工、电子等行业。
在热加工过程中,热喷涂涂层起到了重要的保护和改善材料性能的作用。
为了得到高质量的涂层,需要对热喷涂涂层的质量进行有效的控制。
1. 控制喷涂温度喷涂温度对于涂层质量影响非常大。
一般来说,喷涂温度过高会导致熔体蒸发而使涂层具有较大的孔隙和气孔,而喷涂温度过低会使涂层不充满孔隙、疏松甚至出现氧化现象。
因此,需要对喷涂温度进行有效的控制。
其中,发展高效的预热技术可以有效提高喷涂效率,同时降低能源消耗,如采用高频感应加热、电阻加热等方法。
2. 选择合适的喷粉粒度和喷粉速度喷粉粒度和喷粉速度对涂层的质量也有很大的影响。
喷粉粒度过大会使涂层具有较多的空隙和孔隙,而喷粉粒度过小则难以形成稳定、充实的涂层。
选择合适的喷粉速度可以使粉末在喷枪内形成稳定的气相,能够保证粉末的均匀性,从而成为涂层。
因此,需要进行实验和模拟分析,选择适宜的喷粉参数,并进行喷枪防堵技术的研究,以保证喷粉的稳定性。
3. 控制喷涂距离和喷涂速度喷涂距离和喷涂速度对涂层的熔融度、形貌、厚度、粘附力等性能有很大的影响。
喷涂速度过高或距离过远会导致粉末只有部分熔融,并不能充分地与基材结合,使涂层质量下降。
而喷涂距离过近或喷涂速度过低则容易导致涂层厚度和形貌变化,粘附力减弱,因此需要控制喷涂距离和喷涂速度,确保涂层均匀、稳定。
4. 采用多元化的检测手段为确保涂层质量,需要采用多元化的检测手段,如金相检测、SEM观察、机械性能测试、电化学测试等。
其中,金相检测可以判断喷涂涂层的含杂质、表面质量、厚度和结合情况等参数,SEM观察则可以观察涂层表面的形貌和孔隙情况,机械性能测试可以评价涂层的硬度、强度和韧性,电化学测试可以评价涂层的耐腐蚀性能。
总之,对于热加工中的热喷涂涂层质量控制技术,需要通过控制喷涂温度、选择合适的喷粉粒度和喷粉速度、控制喷涂距离和喷涂速度等方面进行控制,同时采用多元化的检测手段进行质量检测,确保形成高质量的涂层。
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。
2024年热喷涂作业的安全技术要求1、所有瓶装气罐,按国家劳动总局气瓶安全监察规程定期进行检查和使用。
2、各种气体输出软管,按BG2550氧气胶管,GB2551乙炔胶管,GB1186空气胶管等标准规定采用。
胶管的耐压值应超过使用气体压力的2-3倍。
3、喷砂有物压力砂罐应使用有压力容器许可证制造的,并达到国家劳动总局压力容器安全监察规程要求的合格产品。
4、燃气使用要注意防火、防爆;气瓶应远离火源,电线放置。
使用前必须用肥泉水对管道连接处进行密封汇漏检查,禁用明火检漏。
5、乙炔气管路零件,禁用紫铜、银或铜含量70%的铜合金材料制作。
氧气瓶的主阀,调节器高压端应避免油脂污染,防止自燃。
6、热喷涂工作场地应做好通风、除尘、防火工作。
高分贝噪声设备操作的喷涂间要进行隔声吸声处理,观察窗的遮弧应根据弧光强弱,选择深色玻璃。
喷涂间的抽风装置设计为:排出空气流速达45-120m/min。
抽出的烟雾及粉尘应经淋式除尘器收集,避免污染大气。
2024年热喷涂作业的安全技术要求(二)引言:热喷涂作业是一项常见的表面处理工艺,可以增加材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
然而,由于热喷涂作业存在一定的安全风险,因此有必要制定相应的安全技术要求来保障工人的安全与健康。
本文将从设备安全、操作规范、防护措施等多个方面详细介绍2024年热喷涂作业的安全技术要求。
一、设备安全1. 确保热喷涂设备的正常运行,检查喷涂设备的电气系统、气源系统、喷涂系统等是否符合相关标准,并按规定进行维护和保养。
2. 使用符合标准的防爆电器和电机,并且安装在防爆盒内,以防止发生火灾和爆炸。
3. 安装漏电保护装置和接地装置,确保操作人员的人身安全。
4. 对煤气、氧气和液化石油气等易燃易爆气体的使用进行严格管控,使用安全阀和应急关闭装置,并严禁在有火源的环境下操作。
二、操作规范1. 操作人员必须经过相关培训,并持有合格证书,了解热喷涂作业的危险性、紧急情况下的应急处理措施等。
热喷涂技术的优劣
热喷涂是指在保持零件本体材料原有性能的基础上,通过在其表面制备一层具有优越性能的覆盖层,赋予零件表面耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、抗疲劳等多种性能。
热喷工艺过程如下:工件表面预处理→工件预热→喷涂→涂层后处理。
喷涂采用何种喷涂方法进行喷涂主要取决于选用的喷涂材料、工件的工况及对涂层质量的要求。
例如,如果是陶瓷涂层,则最好选用等离子喷涂;如果是碳化物金属陶瓷涂层则最好采用高速火焰喷涂;若是喷涂塑料则只能采用火焰喷涂;而若要在户外进行大面积防腐工程的喷涂的话,那就非灵活高效的电弧喷涂或丝材火焰喷涂莫属了。
总之,喷涂方法的选择一般来说是多样的,但对某种应用来说总有一种方法是最好的。
预处理好的工件要在尽可能短的时间内进行喷涂,喷涂参数要根据涂层材料、喷枪性能和工件的具体情况而定,优化的喷涂条件可以提高喷涂效率、并获得致密度高、结合强度高的高质量涂层。
喷涂技术有很多优点,但不是万能的,必须根据工作条件剖析其可行性、可靠性、经济性等诸因素来断定最佳计划。
由于喷涂涂层具有与一般的金属及陶瓷材料不同的特点,如涂层有微孔,不利于散热;涂层本身的强度较低,不能承受很大的切削力;涂层中有很多硬的质点,对刀具的磨损很快等,因而形成了喷涂涂层不同于一般材料的难于加工的特点.所以必须选用合理的加工方法和相应的工艺参数才能保证喷涂层机械加工的顺利进行和保证达到所要求的尺寸精度.无论那一种热喷涂方法,都是在材料表面形成一层所需功效的表面层。
热喷涂涂层技术的原理和应用热喷涂涂层技术,作为一种高端的表面修复和增强技术,在航空、汽车、机械等领域得到了广泛应用。
它能够通过在材料表面喷涂一层厚度不一、质量不一的涂层,达到提高机械性能、抗磨损、抗腐蚀等多重效果的目的。
在研究热喷涂技术的时候,我们需要了解它的原理和应用,以更好地理解它的发展和应用。
一、热喷涂涂层技术的原理热喷涂技术是一种通过加热材料使其熔化,在离开喷嘴时用气流将它喷到工件表面的技术。
常见的热喷涂设备有火焰喷涂、电弧喷涂、爆炸喷涂等。
这些设备由燃气、电弧和炸药等不同的能源供应,而另外一端的喷嘴则由氧气和气体等不同的媒介驱动。
当喷嘴放出喷雾时,材料涂层会被喷到工件表面并形成所需涂层。
由于热喷涂设备多种多样,因此其原理也有所不同。
在火焰喷涂和电弧喷涂中,金属线或粉状材料通过电弧的高温气流熔化,然后喷出,形成涂层。
在爆炸喷涂中,将粉末受热和炸药爆炸引起燃烧,并迅速将喷雾喷射到工件表面,形成激波压缩和过流,使粉末焊合在工件表面形成涂层。
热喷涂涂层技术的原理教我们,它利用不同形式的能源通过高温、高压的方式使材料熔化,并在喷嘴的高速气流的冲击下形成涂层层厚不一的被涂物。
这种涂层可通过控制喷涂速度、氢氧燃气比等参数进行调整,使用不同的工艺可实现不同的涂层性能。
二、热喷涂涂层技术的应用1. 航空领域热喷涂涂层技术在航空领域得到了广泛应用。
例如,喷涂铬、铝、钯等金属和氧化铝、钛、金刚砂等陶瓷颗粒,使飞机的发动机零部件、涡轮叶片、气缸等表面附加了防磨损、防腐蚀等功能。
这极大地提高了航空器的安全性、可靠性和寿命。
2. 汽车制造对于汽车的发动机零部件、变速器、氧化催化器、排放系统等其他组件,热喷涂涂层技术同样得到了广泛应用。
热喷涂涂层如陶瓷、合金,意义在于增加其机械性能,提高其使用寿命等。
3. 机械制造热喷涂涂层技术在机械制造领域也被广泛应用。
例如在制造刀具、轴承、滑动轴承时,可在零件表面涂上金属材料或氧化铝导电膜,使零件的运行更加平稳,在运动中产生的磨损减少,逐渐形成了一种全新的应用模式。
热喷涂原理热喷涂是一种先进的表面涂层技术,通过高温燃烧或等离子喷射的方式将涂层材料喷射到基材表面,形成坚固的涂层层厚。
热喷涂技术广泛应用于航空航天、汽车制造、石化、能源等领域,具有提高材料性能、延长使用寿命、增强耐磨、耐腐蚀等优点。
热喷涂的原理主要包括涂层材料的加热、喷射和固化三个步骤。
首先是涂层材料的加热。
热喷涂技术使用的涂层材料通常是粉末状,通过加热使其熔化或半熔化。
加热的方式有多种,如火焰喷枪、等离子喷射等。
火焰喷枪通过燃烧混合气体产生高温火焰,将涂层材料加热至熔点。
等离子喷射则是通过电弧放电产生高温等离子体,使涂层材料熔化。
加热过程中需要控制温度,保证涂层材料达到适宜的熔点。
接下来是涂层材料的喷射。
加热后的涂层材料以高速喷射到基材表面,形成均匀的涂层。
喷射的方式有燃气喷射、等离子体喷射、超音速喷射等。
燃气喷射是将加热后的涂层材料通过喷枪喷射出来,形成涂层。
等离子体喷射则是通过电弧放电产生等离子体,将涂层材料加速喷射到基材表面。
超音速喷射是将涂层材料加速至超音速,形成高速喷流,使喷射的涂层更加均匀、致密。
最后是涂层的固化。
喷射到基材表面的涂层材料需要在短时间内快速冷却固化,形成坚固的涂层。
固化的方式有自然冷却、冷却剂冷却、热处理等。
自然冷却是将喷射的涂层材料放置在自然环境下,通过空气散热,使其快速冷却固化。
冷却剂冷却则是将喷射的涂层材料浸入冷却剂中,利用冷却剂的快速冷却效果,使其迅速固化。
热处理是将喷射的涂层材料进行热处理,通过高温加热使其再次熔化,并在适宜的温度下固化。
总结起来,热喷涂技术通过加热涂层材料、喷射到基材表面,再固化形成坚固的涂层。
这种技术能够提高材料的性能,延长使用寿命,增强耐磨、耐腐蚀等特性,广泛应用于各个领域。
热喷涂技术的不断发展和创新将为各行各业带来更多的应用和发展机会。
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。