热喷涂修复技术的应用

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热喷涂原理及应用技术

热喷涂原理及应用技术

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

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。

第五节热喷涂修复法剖析

第五节热喷涂修复法剖析

第五节热喷涂修复法剖析概述热喷涂修复法是一种常见的修复和保护材料表面的方法。

它是通过喷涂热熔涂层材料到被修复的表面,形成一个坚固的保护层。

这种方法常用于修复金属材料上的损伤和磨损。

原理热喷涂修复法基于热喷涂技术,该技术是通过将材料加热到熔点,然后喷涂到表面上。

喷涂的材料与被修复的材料相互黏合,形成一个坚固的保护层。

修复后的表面具有较高的硬度和耐磨性,可以有效延长材料的使用寿命。

应用热喷涂修复法广泛应用于各种行业,如航空航天、石油化工、电力、交通运输等。

它可以用于修复各种金属材料上的损伤和磨损,包括机械设备、管道、轴承等。

热喷涂修复法在提高材料表面硬度和耐磨性方面具有显著效果,可以大大减少材料的损耗和维修成本。

优点热喷涂修复法具有以下几个优点:1.高效性:修复速度快,可以迅速修复大面积的损伤和磨损。

2.高质量:修复后的表面密度高,结构致密,具有较高的硬度和耐磨性。

3.可塑性:热喷涂修复法可以适应各种材料表面的形状和尺寸,可以用于修复各种复杂结构的部件。

4.经济性:相较于传统的修复方法,热喷涂修复法可以大大降低维修成本,并延长材料的使用寿命。

缺点尽管热喷涂修复法有很多优点,但也存在一些缺点:1.能源消耗:热喷涂过程需要使用大量的能源来加热喷涂材料。

2.设备成本:热喷涂修复法需要使用专用的喷涂设备,设备成本较高。

3.技术要求:热喷涂修复法需要专业的操作技术和经验,对操作人员的要求较高。

热喷涂修复法是一种常见且有效的修复和保护材料表面的方法。

它通过喷涂热熔涂层材料形成坚固的保护层,提高材料的硬度和耐磨性。

该方法在各种行业广泛应用,具有高效性、高质量、可塑性和经济性的优点。

但需要注意的是,热喷涂修复法需要大量的能源和专业设备,并对操作人员的技术要求较高。

热喷涂技术的原理及应用

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。

热喷涂技术的发展和应用

热喷涂技术的发展和应用

热喷涂技术的发展和应用摘要:本文介绍了热喷涂技术的工艺特点,对超音速火焰喷涂、超音速等离子喷涂、激光喷涂、反应热喷涂等热喷涂工艺的优缺点进行了分析,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:热喷涂;超音速火焰喷涂;超音速等离子喷涂;激光喷涂;反应热喷涂;1、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。

热喷涂是一种通过专用设备把某种固体材料熔化并加速喷射到机件表面上,形成一种特制薄层,以提高机件耐蚀、耐磨、耐高温等性能的表面工程技术。

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。

随着工业和科技的发展,人们对热喷涂技术提出了越来越高的要求,在已有的热喷涂工艺不断得到改进的同时,一些新的工艺也应运而生。

本文就近年来国内外热喷涂新工艺、新技术及其进展进行了概述。

2、热喷涂工艺的特点: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) 可在各种基体上制备各种材质的涂层,包括金属、陶瓷、金属陶瓷、工程塑料、玻璃、木材、布、纸等几乎所有的固体材料。

(2) 基体温度低。

基体温度一般在30-200°C 之间,变形小,热影响区浅。

(3) 操作灵活。

可喷涂各种规格和形状的物体,特别适合于大面积涂层,并可在野外作业。

热喷涂技术原理及应用

热喷涂技术原理及应用
3) 气孔率低:喷涂WC-Co涂层气孔率一般只有0.5%; 4) 目前爆炸喷涂主要用于制备优质耐磨涂层。
3.5超音速热喷涂枪
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Jet-Kote超音速粉末火焰枪原理图 1-粉末及送粉气;2-冷却水;3-冷却水;4-氧气;5-燃料气;
超音速热喷涂特点及应用
1) 火焰及喷涂粒子速度极高:燃气流速可达1500-2000m/s,粉粒 撞击到工件表面的速度为550~800 m/s;
金属基复合材料
陶瓷 有机材料
Ni/Co/Fe基合金+ Al2O3、ZrO2 等 Ni/Co/Fe基合金+ WC, TiC,Cr3C2等 Al/Ni基材料+磨料
Al2O3、ZrO2、TiO2、 Cr2O3氧化物; B4C、SiC、Si3N4、BN等
聚醚、聚丙烯类共聚物 、Al-Si+聚醚等
5热喷涂涂层性能
2) 粉粒在火焰中加热时间长:喷涂粉末以中心轴式方法供给,这种 供粉方式使粉末在火焰中停留时间长,能均匀地受热熔融,产生 集中的喷射束流;
3) 熔粒与周围大气接触时间短:这可避免碳化物材料分解和脱碳; 4) 喷涂粉末细微,涂层光滑:粉末粒度为5-45μm,可获得表面光
滑的涂层; 5) 涂层致密,结合强度高:涂层的孔隙率可小于0.1%,结合力可大
于100N/mm2; 6) 气体耗量大、喷涂噪声大:目前喷枪所消耗的气体远大于一般火
焰喷涂; 7) 被广泛使用来制备碳化物(WC-Co、NiCr-Cr3C2)涂层和耐蚀
涂层。
4热喷涂材料
热喷涂的目的是什么?
1抗氧化,抗腐蚀
2抗磨
3抗高温 4修复装饰 5改变电磁光性能
常见的热喷涂材料
金属及其合金

热喷涂技术

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。

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机电设备维修课程技术论文论文题目:热喷涂修复技术的应用系别专业年级学生姓名学号日期 2014年 4月目录1引言 (1)2 热喷涂技术 (2)(一)热喷涂技术 (2)(二)热喷涂技术分类与特点 (2)3:热喷涂设备 (4)(一)多电极等离子喷枪 (4)(二)单电极等离子喷枪 (5)(三)内孔HVOF 喷枪 (5)4.热喷涂材料 (5)(一)涂层的设计基本原理 (5)(二)材料的选择 (6)(三)粘结底层(打底层的选择) (7)(四)涂层制备 (7)5热喷涂技术在现代工业中的应用 (9)6 结论 (9)参考文献 (10)热喷涂修复技术的应用摘要:对于一些超薄零件,在其表面喷涂具有高强度、硬度较高耐磨性的陶瓷涂层,增加零件的耐磨性。

热喷入技术是制备涂层的主要方法,目前正迅速应用到民用工业领域。

本文主要介绍了热喷涂工艺的特点、喷涂方法的种类及其技术以及热喷涂技术的应用概况,并对热喷涂技术的发展方向给予了展望。

关键字:表面工程,热喷涂,涂层,火焰喷涂。

1引言磨蚀和磨损是造成材料和零部件失效的主要原因。

据有关资料介绍,发达国家每年由腐蚀和磨损所造成的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造成的经济损失已达数亿人民币。

随着现代科学技术和现代工业发展,对各种设备零件的表面性能提出了更高的要求,特别是在一些特殊条件下工作的零件表面的耐磨性、耐蚀性及高温氧化性等。

因此改善材料表面性能,不仅可以有效地延长零件的使用寿命、节约资源,更有利于社会的发展[1]。

热喷涂技术有两大突出特征:一是喷涂粉末的成分不受限制,可根据特殊要求予以选择;二是热喷涂过程中工件温度可保持在100-260℃,从而减少了变形氧化和相变等,使材料本身的性能不被破坏或损失,这些特征以及热喷涂涂层所具备的耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、绝缘、隔热等特殊功能,使热喷涂技术得到迅速发展。

在选择一种涂层技术时应该考虑到涂层技术的经济性和技术性能,要在整个系统中考虑到表面涂层或其他表面改性和处理的方法,要知道表面要求的功能、服务环境、基材(合金、热处理等)所处理表面的性能,必须考虑到涂层自身的技术问题和经济性,涂层的使用寿命和优点,而不仅仅是涂层的生产成本。

涂层可以对材料表面性能(耐磨性、耐蚀性、耐热性等)进行强化或再生,起到保护作用,并对因磨损腐蚀或加工超差引起的零件尺寸减小进行修复。

同时,还可以赋予材料表面以特殊性能(电、光、磁等)。

现在生产实际中应用比较广泛的方法主要有火焰喷涂法(包括线材火焰喷涂、粉末火焰喷涂、超音速火焰喷涂、爆炸喷涂等)、等离子弧喷涂和电弧喷涂。

基于热喷涂市场的巨大潜力及其社会效益和经济效益,在世界范围内,热喷涂技术受到极大关注。

热喷涂技术是是表面工程的重要组成部分,与其他表面技术相比,热喷涂技术具有诸多优点:1. 涂层的基体材料几乎不受限制,如金属材料、无机材料(玻璃、陶瓷)、有机材料(包括木材、布、纸类)等;2. 基材性能不变化,除火焰喷熔工艺外,喷涂过程中基材受热温度低,不发生组织性能变化、变形小;3. 施工对象的尺寸和形状不受限制,因此适用于不同领域,小至塞规、大至钢结构桥梁;4. 喷涂厚度可在较大范围内变化。

5. 涂层材料种类广泛,如金属及其合金、陶瓷、塑料以及它们的复合材料;目前,热喷涂技术已经越来越受到人们的重视。

国外学者预测,在20世纪末全世界的热喷涂市场每年将超过30亿美元[3]。

2 热喷涂技术(一)热喷涂技术热喷涂技术是材料科学领域内表面工程学的重要组成部分,它是一种表面强化和表面改性技术。

通过金属基体表面喷涂一涂层使金属具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。

热喷涂技术主要用于高温、耐磨、耐腐蚀等部件的预保护、功能涂层的制备及对失效部件的修复等。

根据热热源来分,热喷涂有4种基本方法:电弧喷涂;火焰喷涂;等离子喷涂和特殊方法。

火焰喷涂就是以气体火焰为热源的热喷涂。

目前,火焰喷涂按火焰喷射速度分为:火焰喷涂,火焰冲击喷涂(爆炸喷涂)及超音速火焰喷涂3种。

电弧喷涂是以电弧为热源的热喷涂。

等离子喷涂是以等离子弧为热源的热喷涂。

等离子喷涂涂层的特征直接取决于到达基底的粉末颗粒的参数。

因此,几年来,发展了许多不同的技术来测量颗粒尺寸、速度和温度分布。

近年来,热喷涂技术取得了很大进步,热喷涂的工艺和设备以及材料也都有了很快的发展。

(二)热喷涂技术分类与特点热喷涂是利用热源将喷涂材料加热熔化或软化,靠热源的动力或外加的压缩气流,将熔滴雾化并推动熔粒成喷射的粒束,以一定的速度喷射到基体表面形成涂层的工艺方法[7]。

一般认为,热喷涂过程经历 4个阶段,即喷涂材料加热熔化阶段、熔滴雾化阶段、雾化颗粒飞行阶段和喷涂层形成阶段。

根据所用的不同热源,热喷涂技术分为火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、高速火焰喷涂(HVOF)和其他喷涂技术等多种方法。

(1)火焰喷涂火焰喷涂是最早得到应用的一种喷涂方法。

它以氧气-燃气火焰作为热源,喷涂材料以一定的传送方式送入火焰,并加热到熔融或软化状态,然后依靠气体或火焰加速喷射到基体上。

火焰喷涂根据喷涂材料的不同,又可分为丝材火焰喷涂、粉末火焰喷涂和棒材火焰喷涂几种。

火焰喷涂具有设备简单,操作容易,工艺成熟,投资少等优点。

新型火焰喷涂枪可以喷涂各种金属、陶瓷、金属加陶瓷的复合材料、各种塑料粉末材料的涂层。

尽管等离子和HVOF/HVAF超音速以及爆炸喷涂的涂层优于常规火焰喷涂,但由于投资大、操作控制系统复杂、设备笨重、无法现场施工,应用范围受到极大限制,在在防腐和维修市场难以推广普及,新型火焰喷涂设备与技术和超音速电弧喷涂设备与技术在防腐和修复市场中永远是主要技术力量。

(2)电弧喷涂电弧喷涂是高效率、高质量、低成本的一项工艺,是目前热喷涂技术中最受重视的技术之一。

电弧喷涂是将2根被喷涂的金属丝作为自耗性电极,分别接通电源的正负端,在喷枪喷嘴处,利用两金属丝短接瞬间产生的电弧为热源熔化自身,借助压缩空气雾化熔滴并使之加速,喷射到基体材料表面形成涂层。

电弧喷涂具有如下优点:①热效率高、对工件的热影响小。

一般火焰喷涂的热效率只有5%~15%,电弧喷涂将电能直接转化为热能熔化金属,热能利用率可高达60%~70%。

电弧喷涂时不形成火焰,因而在喷涂过程中工件始终处于低温,避免了工件热变形;②可获得优异的涂层性能。

电弧喷涂技术可以在不使用贵重底材的情况下得到较高的结合强度,采用适当的喷前粗化处理方法,喷涂层与基本结合强度可达普通火焰喷涂层的 2倍以上。

使用2根成分不同的金属丝还可以制备出假合金涂层,以获得具有独特综合性能的涂层;③生产率高。

电弧喷涂的生产效率正比于喷涂电弧电流,当电弧电流为300 A时,喷涂锌为30kg/h,喷涂铝为10kg/h,喷涂不锈钢为15kg/h,为火焰喷涂的3倍以上;④经济性好。

电弧喷涂能源利用率高,而且电能的价格远远低于燃气价格,施工成本为火焰喷涂的l/10以下,设备投资为等离子喷涂的1/3以下。

电弧喷涂技术的应用已经在各行各业取得了显著成效。

利用电弧喷涂在钢铁构件上喷涂锌、铝涂层,可对钢构件进行长效防腐防护,例如我国南海地区由于高温、高湿、高盐雾,船舶腐蚀严重,中修舰船的钢结构应用电弧喷涂铝合金涂层防腐,经5年考核效果明显,测算预计寿命可提高到15a以上。

山西晋山煤矿、河南铁王沟煤矿等井筒钢结构进行电弧喷涂防腐防护,预计寿命在 30a以上。

电弧喷涂作为一种优质的修复技术,在机械零件上喷涂碳钢、铬钢、青铜、巴氏合金等材料,用于修复已磨损或尺寸超差的部位,已在机械维修和机械制造业得以应用。

采用该技术修复造纸烘缸、修复大马力发动机曲轴也已取得明显成效;制备装饰涂层和功能涂层也是电弧喷涂技木应用的另一重要领域,例如在电容器上喷涂导电涂层,在塑料制品上喷涂屏蔽涂层,在内燃机零件上制备热障涂层,在石头、石膏等材料上喷涂铜、锡、铝等金属进行装饰等等。

(3)等离子喷涂等离子喷涂是热源为等离子焰流(非转移等离子弧)。

由放电弧产生的电弧等离子体温度可达20000K。

加热喷涂材料(粉)到熔融或高塑性状态,并在高速等离子焰流(工作气体为氮气和氢气或氩气和氢气)载引下,高速撞击到工件表面形成涂层。

等离子喷涂是采用非转移弧为热源,喷涂材料为粉末的喷涂方法。

近十几年来等离子喷涂发展很快,目前已开发出大气等离子喷涂、可控气氛等离子喷涂、溶液等离子喷涂、等喷涂技术,等离子喷涂已成为热喷涂技术中的最重要的一项工艺方法,这些新技术在工业生产上的应用日益显示出优越性和重要性。

等离子喷涂的喷涂材料范围广,涂层组织细密,氧化物夹渣含量和气孔率都较低,气孔率可控制到2%~5%,涂层结合强度较高,可达60MPa以上。

该喷涂技术主要用于制备质量要求高的耐蚀、耐磨、隔热、绝缘、抗高温和特殊功能涂层,已在航空航天、石油化工、机械制造、钢铁冶金、轻纺、电子和高新技术等领域里得到广泛应用。

3 热喷涂设备(一)多电极等离子喷枪Klaus Landes 教授于1993 年发明了三阴极等离子喷枪,目前最新型号为TriplexPro 200。

Triplex 喷枪结构为三阴极和单阳极,将等电弧等分成三束,三束弧的弧根起弧后在阳极上固定不动(见图2)。

最高使用功率可达65 kW,一般工作参数为电压82 ~ 98 V,电流460 ~ 540 A,配件寿命超过200 h。

但是,Triplex需采用Ar/He作为等离子气体,因此导致使用成本偏高。

由于其所需的等离子气体流量低于9MB 和F4 等离子喷枪,因此粉末粒子速度较低,粉末在等离子束流中停留时间延长,有利于喷涂导热差的陶瓷粉末。

如喷涂氧化锆可磨耗涂层时,沉积效率约50%,而送粉量超过150g/min,因此总的喷涂效率是9MB的3.9倍以上[3]。

(二)单电极等离子喷枪多电极等离子喷枪经常需要同时更换多个阴极或阳极,因此,许多公司进行了单电极(一个阴极加一个阳极) 结构等离子喷枪的改进工作。

Progressive Technology公司推出的100HE 等离子喷涂系统所用等离子喷枪是一种新型的单阴极、单阳极设计,图(3)所示。

100HE 喷枪改进了阳极设计,有3个钨环和沟槽,这样的设计稳定了阳极上弧根的运动,同时使等离子弧被拉伸(其弧长约75 mm,F4 喷枪的弧长约5mm),可稳定工作在高电压、低电流条件(电压200 ~275 V,电流375 ~ 600 A,功率25 ~ 100 kW)下,电极寿命延长到200 h 以上。

推荐采用Ar/N2/H2 混合气体作为气源[7]。

若加入He 取代H2,则等离子焰流速度接近高速火焰喷涂,碳化钨粉末粒子能加速到527 m/s;沉积效率超过60%,喷涂碳化钨时成本能比高速火焰喷涂最多降低约40%。

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