热喷涂技术发展背景
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热喷涂技术概述1、热喷涂技术概述众所周知,除少数贵金属外,金属材料会与周围介质发生化学反应和电化学反应而遭受腐蚀。
此外,金属表面受各种机械作用而引起的磨损也极为严重。
大量的金属构件因腐蚀和磨损而失效,造成极大的浪费和损失。
据一些工业发达国家统计,每年钢材因腐蚀和磨损而造成的损失约占钢材总产量的10 %,损失金额约占国民经济总产值的2 - 4 %。
如果将因金属腐蚀和磨损而造成的停工、停产和相应引起的工伤、失火、爆炸事故等损失统计在内的话,其数值更加惊人。
因此,发展金属表面防护和强化技术,是各国普遍关心的重大课题。
随着尖端科学和现代工业的发展,各工业部门越来越多地要求机械设备能在高参数(高温、高压、高速度和高度自动化)和恶劣的工况条件(如严重的磨损和腐蚀)下长期稳定的运行。
因此,对材料的性能也提出更高要求。
采用高性能的高级材料制造整体设备及零件以获得表面防护和强化的效果,显然是不经济的,有时甚至是不可能的。
所以,研究和发展材料的表面处理技术就具有重大的技术和经济意义。
而表面处理技术也在这种需求的推动下获得了飞速的发展和提高。
热喷涂技术就是这种表面防护和强化的技术之一,是表面工程中一门重要的学科。
所谓热喷涂,就是利用某种热源,如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态,然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面,与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。
一、热喷涂技术的分类根据热源的种类热喷涂技术主要分类为:二、热喷涂设备虽然因热喷涂的方法不同其设备也各有差异,但依据热喷涂技术的原理,其设备都主要由喷枪、热源、涂层材料供给装置以及控制系统和冷却系统组成。
三、热喷涂工艺热喷工艺过程如下:工件表面预处理→工件预热→喷涂→涂层后处理1。
表面预处理为了使涂层与基体材料很好地结合,基材表面必须清洁及粗糙,净化和粗化表面的方法很多,方法的选择要根据涂层的设计要求及基材的材质、形状、厚薄、表面原始状况以及施工条件等因素而定。
热喷涂技术论文(2)热喷涂技术论文篇二热喷涂技术的研究现状与发展趋势【摘要】热喷涂技术拥有着巨大的发展优势,且被广泛应用在工程领域方面。
综述了热喷涂技术的研究现状以及未来的发展趋势,主要介绍了超音速火焰喷涂技术、火焰喷涂技术、电弧喷涂技术、等离子喷涂技术、冷喷涂技术与超音速电弧喷涂技术等,并简洁了这些技术的研究发展趋势与实际应用。
【关键词】热喷涂技术;研究现状;发展趋势热喷涂技术是利用某种热源使得喷涂材料受热呈现熔融或者是半熔融状态,再将其喷射到需要涂敷的基体表面,从而可以形成一层比原基体材料涂层性能优异的涂层,使得工件的表面性能更加优异,或是使得工件形成一种或多种原基体材料不具备的表面性能膜状组织结构。
热喷涂涂层具有耐磨损、隔热以及耐高温等性能,并且能够实现对出现磨损、被腐蚀的零件以及因加工出现误差的零件进行必要的有效修复。
热喷涂技术是表面工程的重要组成部分,在工业与科学技术快速发展的今天,喷涂技术在航空航天、石油化工以及机械制造等众多的领域中应用广泛。
本文主要介绍了超音速火焰喷涂技术、火焰喷涂技术、电弧喷涂技术、等离子喷涂技术、冷喷涂技术与超音速电弧喷涂技术等,并简洁了这些技术的研究发展趋势与实际应用。
1 超音速火焰喷涂技术1.1 超音速火焰喷涂的发展超音速火焰喷涂(HVOF)是在上个世纪80年代初期由普通的火焰喷涂技术发展而来的一种新型的喷涂技术。
该项技术主要是以氢、丙烯、乙炔以及煤等作为燃料,以氧气作为助燃剂,在特殊的喷嘴中进行燃烧或者是在专门的燃烧室进行燃烧,形成温度高达2000℃-3000℃,速度快至2100m/s的超音速火焰,与此同时将各类粉末送进火焰中,使得粉末粒子呈现熔化或是半熔化状态,并高速运转撞击至基体表面从而在基体表面形成涂层,此类涂层比普通火焰喷涂的涂层更加结实紧密。
1982年在美国出现了第一代超音速火焰喷涂装置,随后超音速火焰喷涂技术得到了长足的发展。
1.2 超音速火焰喷涂原理超音速火焰喷涂以氢、丙烯、乙炔以及煤等作为燃料,利用氧气作为助燃剂,在特殊的喷嘴中进行燃烧或者是在专门的燃烧室进行燃烧产生的高温高速的火焰。
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【关键词】热喷涂加工技术、加工原理、应用现状、发展前景。
引言热喷涂是一种迅速发展的表面强化新工艺新技术。
它采用专用设备,利用各种热源将金属或非金属材料加热到熔化或半熔化状态,用高速气流将其吹成微小微粒并喷射到机件表面,形成覆盖涂层,以提高机件耐磨、耐蚀、耐热等性能。
热喷涂技术最早出现在上世纪早期的瑞士,随后在苏联、德国、日本、美困等圉得到了不断的发展,各种热喷涂设备的研制,新的热喷涂材料的开发,新技术的不断应用,使热喷涂涂层质量得到了不断的提高,并不断开拓新的应用领域。
目前,以火焰喷涂、超音速喷涂、电爆喷涂、电容放电喷涂、等离子喷涂为代表的热喷涂技术与设备,以及一系列喷涂喷焊粉末新材料,各种热喷涂技术趋于成熟,喷涂装置日益完善,不仅能喷金属、合金、陶瓷,还能喷涂塑料和复合材料。
近几年来电子计算机在等离子喷涂系统中的应用,使热喷涂技术达到了相当完善的地步,不仅使应用范嗣大为扩展,而且使涂层质量有了质的飞跃。
热喷涂技术不仅涉及到材料学、表面物理化学、流体力学、传热学、等离子物理等,还涉及到机械,计算机和新材料等学科,是一门交叉边缘学科。
热喷涂技术简介热喷涂技术是通过某种热源将某些材料表面加热至熔融或半熔融状态,然后喷射到涂敷的基体表面,形成一层性能优于原来基体的涂层,从而使原工件具有更加优异的表面性能,或者是使工件获得一种或几种原来基体材料不具备的表面性能膜状组织。
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。
热喷涂技术简介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。
1. 前言热喷涂技术起始于本世纪初。
起初,只是将熔化的金属用压缩空气形成液流,喷到被涂敷的基体表面上,形成一层膜状组织。
其喷涂温度、熔滴对基体表面的冲击速度及形成涂层的材料的性能构成了喷涂技术的核心。
热喷涂技术的整个发展,基本上是沿着这三支主导线向前推进的。
温度和速度取决于不同的热源和设备结构。
从某种意义上说,温度越高、速度越快,越有利于形成优异的涂层,这就导致了温度和速度两种要素在整个技术发展过程中的竞争与协调的局面。
繁多的喷涂材料的可选择性,是热喷涂指数的另一种优势,它可以使不同设备的工作面被“点铁成金、戴盔穿甲”。
正是这三种要素,使热喷涂成为真正具有叠加效果的独特技术,它可以设计出所需的各种各样性能的表面,获得从一般机械维修,直到航天和生物工程等高技术领域广泛的应用。
不久前,在日本神户举行的第十四届国际热喷涂会议上,将汽车、冶金和能源等工业领域作为热喷涂技术深化应用与重点开发的三大主题,表明这项技术在扩充应用中的动向。
2. 基本概念2.1 定义热喷涂是这样原一系列过程:以某种形式的热源将喷涂材料加热,受热的材料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。
2.2 喷涂材料喷涂材料有粉、线、带和棒等不同形态,它们的成分是金属、合金、陶瓷、金属陶瓷及塑料等。
热喷涂工作报告一、引言本文档是对热喷涂工作进行的一份报告,旨在总结、分析和展示热喷涂工作的过程、成果和经验。
热喷涂是一种将熔融金属喷射到基材表面进行涂覆的技术,具有广泛的应用领域。
本报告将详细介绍热喷涂工作的背景、目标、实施过程和结果,为相关人员提供参考。
二、背景热喷涂是一项被广泛应用于工业领域的技术,可以为基材表面提供耐磨、防腐、隔热等功能性涂层。
在工程施工和制造过程中,热喷涂技术被用于修复磨损、腐蚀、热疲劳等问题,提高零部件的使用寿命和性能。
三、目标本次热喷涂工作的主要目标如下:1.对已损坏零部件进行涂覆修复,提高其使用寿命;2.提供耐磨、耐腐蚀、隔热等功能性涂层,提升零部件的性能;3.通过热喷涂技术,改善工业设备的可靠性和安全性;四、实施过程4.1 前期准备在开始热喷涂工作之前,我们进行了充分的前期准备工作。
首先,我们对待涂覆的零部件进行了详细的检查和评估,确定需要进行热喷涂修复的区域。
接着,我们针对不同的修复需求,选择了合适的喷涂材料和设备。
同时,我们对工作场地进行了清理和整理,确保工作环境安全和整洁。
4.2 材料准备根据不同的涂层要求,我们准备了不同的喷涂材料。
常用的热喷涂材料包括金属合金粉末、陶瓷颗粒和涂覆材料等。
我们根据零部件的材质和涂层要求,选择了合适的喷涂材料,并进行了配比和混合。
4.3 设备调试在实施热喷涂工作之前,我们对喷涂设备进行了严格的调试和测试。
确保设备正常运行、喷涂能力稳定和喷涂效果良好。
在调试过程中,我们还对设备进行了维护和清洁,确保工作过程的安全和顺利进行。
4.4 热喷涂工艺热喷涂工艺是整个工作过程的核心。
根据不同的喷涂材料和修复要求,我们选择了合适的热喷涂工艺,包括火焰喷涂、电弧喷涂、高速喷涂等。
在喷涂过程中,我们严格控制喷涂参数,保证涂层的质量和性能。
同时,我们进行了涂层的表面处理,提高涂层的附着力和稳定性。
4.5 检验评估完成热喷涂工作后,我们对涂覆部分进行了详细的检验和评估。
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】。
热喷涂技术概述--总论众所周知,除少数贵金属外,金属材料会与周围介质发生化学反应和电化学反应而遭受腐蚀。
此外,金属表面受各种机械作用而引起的磨损也极为严重。
大量的金属构件因腐蚀和磨损而失效,造成极大的浪费和损失。
据一些工业发达国家统计,每年钢材因腐蚀和磨损而造成的损失约占钢材总产量的10%,损失金额约占国民经济总产值的2-4%。
如果将因金属腐蚀和磨损而造成的停工、停产和相应引起的工伤、失火、爆炸事故等损失统计在内的话,其数值更加惊人。
因此,发展金属表面防护和强化技术,是各国普遍关心的重大课题。
随着尖端科学和现代工业的发展,各工业部门越来越多地要求机械设备能在高参数(高温、高压、高速度和高度自动化)和恶劣的工况条件(如严重的磨损和腐蚀)下长期稳定的运行。
因此,对材料的性能也提出更高要求。
采用高性能的高级材料制造整体设备及零件以获得表面防护和强化的效果,显然是不经济的,有时甚至是不可能的。
所以,研究和发展材料的表面处理技术就具有重大的技术和经济意义。
而表面处理技术也在这种需求的推动下获得了飞速的发展和提高。
热喷涂技术就是这种表面防护和强化的技术之一,是表面工程中一门重要的学科。
所谓热喷涂,就是利用某种热源,如电弧、等离子弧、燃烧火焰等将粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态,然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基体材料表面,与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。
根据热源的种类热喷涂技术主要分类为:热喷涂设备:虽然因热喷涂的方法不同其设备也各有差异,但依据热喷涂技术的原理,其设备都主要由喷枪、热源、涂层材料供给装置以及控制系统和冷却系统组成。
下图为等离子喷涂的设备配置图。
热喷涂工艺: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1。
表面预处理为了使涂层与基体材料很好地结合,基材表面必须清洁及粗糙,净化和粗化表面的方法很多,方法的选择要根据涂层的设计要求及基材的材质、形状、厚薄、表面原始状况以及施工条件等因素而定。
制造工艺中的热喷涂与涂层技术制造工艺中的热喷涂与涂层技术是一种常见且广泛应用于各行各业的技术方法,可为材料和零部件提供保护、改善性能以及增加附加功能。
本文将介绍热喷涂与涂层技术的原理、应用以及未来发展趋势。
一、热喷涂技术原理热喷涂技术是利用高速喷涂设备将热源与材料喷涂在被加工物品表面形成涂层。
它的主要原理是将热能与材料粉末互相作用,使材料粉末熔融或半熔融状态,并通过高速气流将其喷涂在被处理物的表面上。
在接触被处理物表面后,喷涂材料迅速冷却并凝固,形成坚固的涂层。
二、热喷涂技术的应用1. 表面保护:热喷涂技术可以为金属和非金属材料提供有效的表面保护层,常用于防止锈蚀、氧化以及抗磨损等。
例如,在航空航天领域,热喷涂技术用于飞机引擎的涡轮叶片上,可提供高温耐受、防腐蚀和提高动力性能。
2. 功能改善:通过热喷涂技术,可以对材料的表面性能进行改善。
例如,通过在汽车发动机缸膜上喷涂高温涂层,可以提高燃烧效率并减少排放。
3. 摩擦减少:在机械设备或工具等领域,热喷涂技术可以降低材料的摩擦系数,提高工作效率并减少磨损。
4. 修复和再制造:热喷涂技术可以修复受损部件的表面,并延长其使用寿命。
例如,船舶领域中利用热喷涂技术修复受腐蚀的金属外壳。
三、涂层技术的发展趋势1. 环保减排:未来,热喷涂技术将更加注重环境保护和资源可持续利用。
研发更环保、低排放的喷涂材料以及开发高效能的喷涂设备将成为行业发展的趋势。
2. 超级涂层:随着科技的进步,涂层技术将朝着更高性能方向发展。
超级涂层的应用将使材料具备更高的强度、更好的耐磨性和更高的防腐蚀性能。
3. 智能喷涂:热喷涂技术的自动化和智能化将成为未来的发展方向。
智能喷涂技术将实现对肉眼无法观察到的微观缺陷的检测和快速喷涂。
综上所述,热喷涂与涂层技术在制造工艺中扮演着不可或缺的角色。
它为材料和零部件提供了保护和功能改善,广泛应用于各行各业。
未来,热喷涂技术将逐渐向着环保减排、超级涂层和智能喷涂方向发展,并为制造业的创新和进步做出更大贡献。
热喷涂技术的应用和发展摘要:热喷涂成为金属表面科学领域中一个十分活跃的学科。
本文阐述热喷涂技术的工艺特点,以及对电热爆炸喷涂、超音速火焰喷涂、超音速等离子喷涂、激光喷涂等新型热喷涂技术进行分析,总结热喷涂技术的应用状况,探讨热喷涂技术的发展趋势。
关键词:热喷涂;电热爆炸喷涂;超音速火焰喷涂;超音速等离子喷涂;激光喷涂;引言砖瓦行业技术的飞速发展 ,对提高主要设备的金属材料性能 ,拓宽它的功能 ,延长设备中零部件的使用寿命提出了越来越高的要求。
而当前又面临高性能结构材料成本逐年上升的问题 ,为同时解决这两个方面的问题 ,近年来金属表面工程发展很快 ,尤其是热喷涂技术获得了巨大的进展。
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。
其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。
热喷涂成为金属表面科学领域中一个十分活跃的学科。
1 热喷涂技术的特点自1910年瑞士肖普博士发明了一种火焰喷涂装置(即热喷涂)以来,热喷涂技术已有很大发展,尤其是20世纪80年代以来,热喷涂技术的应用取得了很大的成就。
与其他各种表面技术相比,热喷涂技术有其自身的特点[1]:(1) 由于热源的温度范围很宽,因而几乎可在各种基体上制备各种材质的涂层,包括金属,合金,陶瓷,金属陶瓷,塑料以及由它们组成的复合物。
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,基体温度一般在30到200℃之间,因此对基材的组织和性能几乎没有影响,工件变形也小,热影响区浅。
(3) 操作灵活。
腐蚀和磨损是造成材料和零部件失效的主要原因。据有关资料报介绍,发达国家每年由腐蚀和磨损所造成的经济损失约占国民经济总产值的4% ~5%,而全世界每年生产的钢材约有1/10变成铁锈。我国每年由腐蚀和磨损所造成的经济损失已达数千亿元人民币。材料是人类文明发展的物资基础,也是人类文明发展的重要标尺。现代工程对材料性能的要求往往是多重性的,有时甚至是矛盾的。许多工程结构部件,既要求很高的强韧性,同时要求具有很高的表面硬度和耐磨性(材料的强韧性和表面硬度是相矛盾的);既要求很高的高温强度,又要求具有良好的隔热性。飞机发动机燃烧室内壁要求材料具有良好的隔热性,外壁又要求良好的散热性,对工程材料的双重性要求越来越重要。这些材料的特殊性能要求往往是发生在材料工作的表面。表面工程技术领域最关键技术之一———喷涂技术就是在不改变基体材料性能的基础上,赋予材料或零部件表面特殊功能性能,达到提高综合性能的目的,是制备复合材料最有效工艺技术之一。 热喷涂技术的发展可以分为三个阶段:第一阶段是简单的热喷涂工艺;第二阶段是热喷涂技术;第三阶段是形成完整的热喷涂工业体系。 (1)第一阶段热喷涂工艺在1910年,瑞士工学博士MUSchoop发明了世界上第一个金属喷涂装置———金属溶液式喷涂。它是将低熔点金属溶液注入到经过加热的压缩空气气流中,在压缩气流动力的作用下,使金属溶液雾化并加速喷射沉积到基体表面上形成涂层。
金属溶液热喷涂装置 1—压缩气体2—压力表3—加热管4—喷头5—坩埚6—喷嘴7—抽风管8—工件 这是世界上最早的热喷涂装置,虽然装置庞大、效率低,但包含了热喷涂技术的基本原理和喷涂过程,开创了热喷涂技术这一新领域。此后,Schoop致力于喷涂装置的改进,使喷涂材料加热与雾化破碎同时进行,于1912年研制成功线材火焰喷涂枪,使热喷涂工艺第一次得到实际应用,产生了线材火焰喷涂技术。 1913年Schoop提出了电弧喷涂枪的设计,并于1916年研制成实用型电弧喷涂枪,制备钢结构长效防腐涂层,将热喷涂技术真正用于生产实践。线材火焰喷涂和电弧喷涂作为主要的热喷涂方法,在20世纪30年代得到了发展。美国Metco金属喷涂公司成立后,相继研究出用空气涡轮送丝的E型系列喷枪和用电动机送丝的K型系列喷涂枪。用于钢铁结构件的喷锌、喷铝长效防护涂层。英国成功研制出Schoet粉末火焰喷枪,尔后Metco研制出MetcoP型粉末火焰喷涂枪。从此,世界各国各喷涂专业公司也相应研究开发了一系列粉末火焰喷涂枪,对热喷涂技术进行了大量的研究和应用推广,使得热喷涂技术有了长足的发展,并取得很大 的成绩。从20世纪20~30年代开始,热喷涂技术就大量地用于船舶、钢结构、水闸门等钢铁产品的长效防护。美、英、德、法、日等工业发达国家都制定了热喷涂相应的技术标准,许多数据都报导了在不同使用环境条件下,不同涂层材料体系和涂层厚度的防护涂层体系与防护涂层寿命指标的选择建议。美、英、德等国家从20世纪50年代开始,用了10~20年的时间大力推广该项技术。 (2)第二阶段热喷涂技术随着喷涂技术的发展,新的涂层材料不断地出现。20世纪50年代初,研制出自熔性合金粉末材料,随后出现了粉末火焰喷焊技术。自熔性合金粉末材料的研究成功,对热喷涂技术在工业领域内的应用起到了有力的推动作用。将热喷涂技术由原来的表面防护与修复,发展到机械零部件的表面强化,不仅用于废旧零件的修复,同时也用于新品零件的预保护强化涂层的制备,开创了热喷涂技术应用的新领域。 20世纪50年代末期,美国联合碳化物公司研制成功燃气重复爆炸喷涂技术,用于制备高质量碳化物涂层和氧化物陶瓷涂层,并首先应用到航空工业中。 燃气爆炸喷涂粒子速度高,可制备出十分优秀的碳化物金属陶瓷涂层,但温度较低,对制备氧化陶瓷涂层依然存在不如人意的地方。随着航空事业的发展,对航空发动机的性能要求越来越高,发动机零件不仅要有高温强度,并且必须具备高温隔热的性能,以达到提高有效利用发动机热效率的目的。陶瓷热障涂层是提高航空发动机热效率的关键技术之一。基本原理是陶瓷具有高的熔点和低的热导率,同时陶瓷涂层含有一定的孔隙率,能够将发动机和燃气轮机的高温部件与高温燃气隔离开来,因而陶瓷涂层成为很好的高温隔热涂层材料。为解决陶瓷涂层的应用,美国Plasmadyne公司和Metco公司相继成功研究出等离子喷涂设备、工艺成套技术,从此开拓了等离子喷涂应用技术。等离子喷涂技术的应用有效地改变了热喷涂技术领域的面貌,解决了难熔金属材料和陶瓷材料的喷涂技术问题, 提高了涂层的结合强度和降低涂层空隙率,大幅度地提高了涂层质量,促进热喷涂复合材料的迅速发展,在制备特殊涂层功能方面开辟了新的应用领域,极大地加速了热喷涂涂层材料的开发和扩展了涂层技术的应用范围。到20世纪60年代,等离子喷涂技术已在工业中得到十分广泛的应用,成功地应用于飞机发动机零部件热障涂层的制备,并取得十分显著的成效。60年代中期,美国联合碳化物公司又研究成功等离子喷焊技术,补充和扩展了热喷涂技术的内涵。至此,热喷涂技术已包含了氧乙炔火焰喷涂、喷焊;电弧喷涂;燃气爆炸喷涂;等离子喷涂、喷焊等工艺技术方法,从设备、工艺、涂层材料到应用形成了较为完整的热喷涂技术体系。 随着工业技术的发展,人们对高速、高效、高质的不断追求,对零部件的表面性能要求越来越高,这些都促进了热喷涂技术的发展。20世纪70~90年代热喷涂技术向着高能、高速、高效发展。美国metco公司20世纪70年代末开始, 逐步研究成功的80kVA高能等离子喷涂成套设备、可控气氛(低压或真空)等离子喷涂设备、JP2600系列燃气高速火焰喷涂设备;联合碳化物公司成功推出Dgun喷涂工艺方法;Stellite公司成功推出JetKote系列高速火焰喷涂设备、系列等离子喷焊设备;捷克国家材料保护研究所研制出200kVA水稳等离子喷涂成套技术;美国TAFA公司研究推出8830、9000系列电弧喷涂设备和Plazjet250kVA高能高速等离子喷涂设备,JP5000、JP8000燃油高速火焰喷涂设备;加拿大NorthwestMettech公司和美国Metco公司研究成功AxialⅢ三电弧轴向送粉等离子喷涂系统,极大地提高喷涂效率和涂层材料的沉积效率;美国UniqueCoat公司推出的IntelliJetSB250、SB500系列高速活性燃气喷涂(HVAF)设备,喷涂粒子速度可高到达900m/s;俄罗斯成功推出活性高速电弧喷涂技术;俄罗斯发明冷气动力喷涂技术以来,德国林德公司已推出冷气动力喷涂成套设备技术。 随着等离子喷涂及技术的应用,等离子电弧的惰性和高温射流特性提供了更加广泛的涂层材料和涂层应用机会,极大地丰富了热喷涂涂层材料(特别是高熔点陶瓷材料)的发展和涂层质量的提高。可控气氛等离子喷涂技术可控制喷涂工艺过程中的环境因素,可得到真空、低压或惰性气体等环境条件,制备的涂层密度超过98%,涂层含氧量低于400×10-6。迄今为止,航空发动机和燃气轮机的热端部件采用热喷涂技术的零件已达到6000多个,其关键零部件的使用寿命提高3~4倍。如JT8发动机采用热喷涂技术后,其大修期由原来4000h提高到16000h。等离子喷涂电弧温度高,喷涂碳化物(WC/Co)等材料时,不可避免地使碳化物分解产生脱碳,涂层硬度指标下降,而高速燃气喷涂技术正好弥补了这一缺陷。高速燃气喷涂技术,如JP5000焰流速度高达2000m/s,粒子速度高达700m/s,涂层结合强度≥70MPa,WC/Co涂层硬度高达1200HV,具有十分优异的性能,在许多应用领域已取代或部分取代等离子喷涂涂层。 (3)第三阶段热喷涂工业体系从Schoop发明的第一个熔液喷涂装置,到现在的计算机控制的等离子喷涂设备、高速燃气喷涂设备、冷气动力喷涂设备、机器手操作的喷涂设备,喷涂设备已具备成套性、系列化、标准化。涂层材料由 金属丝材到陶瓷棒材,由金属粉末到金属陶瓷粉末、陶瓷粉末、塑料粉末,以及它们的复合材料粉末,已形成系列化和标准化。涂层应用领域从简单的长效防护、废旧零件的修复,到再制造技术、新品零件的预保护强化,已成为制造技术 领域必不可少的重要工艺技术。涂层质量在线检测、喷涂热源温度场分布、喷涂粒子速度测量、在线诊断技术的应用,极大地提高了涂层制备的稳定性和可靠性。涂层技术的应用已渗透到世界各国国民经济建设的各个领域。仅美国Metco 公司和TAFA公司,2001年产值分别达到32亿和35亿美元。国际间的合作与技术交流已逐步形成,1965年在英国召开第一届国际热喷涂会议,此后每2年举行一次,2003年在日本召开了第18届国际热喷涂会议。 我国应用热喷涂技术始于20世纪50年代初,开始制造线材火焰喷枪和粉末气喷枪,60年代研制成功封闭式喷嘴固定式电弧喷枪和陶瓷粉末气喷枪。氧乙炔火焰喷涂用于废旧零件的修复,线材火焰喷涂技术用于大面积长效防护。195年,对淮南电厂从田家庵到蚌埠的246座35kVA输电铁塔进行喷锌防护,涂层至今完好,这是国内热喷涂长效防护工程最典型的应用实例。20世纪60年代末期开始研制等离子喷焊技术,同时开始应用粉末火焰喷焊技术。20世纪70年代, 等离子喷涂技术和等离子喷焊技术已基本成熟,先后研制出DP50、GP80、HP2000、APS2000等离子喷涂设备和PH100、PH300、PH400、PH500系列等离子喷焊设备。等离子喷焊技术应用于阀门密封面和发动机进排阀密封面的制造,在全国范围内已经完全普及,对提高产品质量和制造业整体技术水平起到积极的推动作用。等离子喷涂技术广泛地应用于冶金、石化、航空航天、能源等领域, 取得十分显著的成效。20世纪90年代末,成功研制出HT3200型燃油高速火焰喷涂设备和高速电弧喷涂设备。20世纪90年代前,我国从事热喷涂技术的单位主要分布在各大专院校、研究院所,承担喷涂设备、涂层材料、涂层工艺方法的 研究与开发。经过连续三个五年计划的大力推广,已经形成涂层技术研究、涂层材料生产、涂层应用完整的热喷涂技术体系,并建立了全国性的热喷涂技术行业协会和热喷涂标准化技术委员会。各种热喷涂技术工艺方法广泛应用产品的制造,解决了众多产品共性关键技术问题,对提高制造业的整体技术起到了积极的促进作用,并取得十分显著的经济效益。 一览电镀英才网编辑部