电弧喷涂
电弧喷涂工艺技术

电弧喷涂工艺技术电弧喷涂是一种常用的表面涂覆工艺技术,主要是通过将电弧产生的热能转化为熔融金属颗粒的动能,将其喷射到所要涂覆物体的表面上,从而使其形成一层均匀、致密的金属涂层。
以下将详细介绍电弧喷涂的工艺原理、实施步骤和应用领域。
电弧喷涂的工艺原理是利用直流或交流弧电流,在电弧区域中产生高温和高能的情况下,使金属颗粒熔化并加速喷射到工件表面上,与工件表面发生凝固和附着,形成涂层。
电弧喷涂过程中,金属电弧不仅提供了热能,还起到了熔融和融化金属颗粒的作用,取决于电弧喷涂所用金属材料的物理特性和电弧工作参数的选择,可得到不同性质的涂层。
同时,电弧喷涂还可根据需要添加合金粉末和特殊合金材料,以满足不同涂层材料和性能的要求。
电弧喷涂的实施步骤主要包括选材、预处理、涂层喷涂和后处理。
首先要根据被喷涂物体的要求选择合适的喷涂材料,然后对工件进行预处理,包括除油、除锈和表面粗糙化等工艺。
接下来,将金属粉末或合金粉末装入喷涂枪中,通过电极产生电弧,在电弧矢量的作用下,金属粉末熔化成液体,形成金属喷射流,并在喷涂过程中对工件进行均匀喷射。
最后,对喷涂的涂层进行清理、研磨和热处理等后处理工艺,以提高涂层的质量和性能。
电弧喷涂技术具有许多优点。
首先,它可以喷涂各种金属材料的涂层,包括铁、铝、铜、镍、钴等。
其次,电弧喷涂的涂层与工件的结合强度高,附着力好,不易脱落,能够增强工件的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和热阻性能。
此外,电弧喷涂还可以修复和改善工件的表面质量,如修复磨损、氧化和腐蚀的工件表面,并延长其使用寿命。
最后,电弧喷涂设备简单易用,适应性强,可以在不同工业领域广泛应用,如航空航天、汽车制造、石油化工、电力设备等。
总之,电弧喷涂是一种重要的表面涂覆工艺技术,具有广泛的应用前景。
通过选择合适的材料和参数,电弧喷涂可以制备出各种性能优良的涂层,满足不同工件的需求。
随着科学技术的不断发展,电弧喷涂技术将进一步完善和应用,为工业制造带来更多的便利和创新。
电弧喷涂操作规程

电弧喷涂操作规程电弧喷涂是一种常见的喷涂技术,广泛应用于金属表面的耐腐蚀性和装饰性喷涂。
为了确保操作安全、提高喷涂效果,下面将介绍电弧喷涂的操作规程。
一、准备工作1. 确认喷涂工艺要求,了解喷涂材料的技术要求、喷涂设备的操作规程;2. 检查电弧喷涂设备的工作状态,确保设备无故障;3. 检查工作场所及周围环境无火源,防火防爆措施到位;4. 穿戴必要的个人防护装备,如防护眼镜、工作服、防护手套等;5. 准备好所需的喷涂材料、喷涂手柄、电源电缆等。
二、操作规程1. 将喷枪杯固定在手柄上,并连接电源电缆;2. 将喷涂材料注入喷枪杯中,注意不要过填;3. 检查设备的接地是否牢固可靠,确保电流的正常导出;4. 按下电源开关,启动设备,确认电流表的读数正常;5. 调整喷涂机工作状态,选择合适的电流、电压、喷涂距离;6. 在喷涂材料均匀混合的情况下,将手柄握稳,开始进行喷涂;7. 喷涂时要保持均匀的喷涂速度和厚度,避免出现堆积和漏涂现象;8. 喷涂时要保持手柄的正常倾斜角度,确保喷涂均匀;9. 喷涂时要注意避免喷涂材料溅到皮肤或眼睛上;10. 喷涂完毕后,关闭电源开关,停止喷涂;11. 清理喷涂设备,将喷涂材料残留物清空,并用清洁剂清洁喷涂手柄和喷枪杯;12. 关闭喷枪杯,存放喷涂设备到指定位置;13. 清理工作场所,将喷涂过程中的废料和垃圾妥善处理。
三、安全注意事项1. 在操作过程中要严格按照操作规程操作,不得随意修改参数;2. 在操作前要确认设备的正常工作状态,发现异常应及时维修或更换设备;3. 在喷涂过程中要保持良好的通风环境,避免有害气体的积累;4. 在喷涂过程中要保持集中注意力,避免分心引起事故;5. 在喷涂材料较热时要避免触碰,使用隔热手套等个人防护装备;6. 喷涂时要留意周围的人员和设备,避免误伤和损坏;7. 在喷涂完成后要及时清理设备和工作场所,避免事故发生。
通过以上的操作规程,可以确保电弧喷涂过程的安全和效果。
电弧喷涂原理

电弧喷涂原理电弧喷涂是一种常用的表面涂层技术,它利用电弧放电产生的高温和高速气流,将涂料熔化后喷涂到工件表面,形成均匀、致密的涂层。
电弧喷涂原理涉及热力学、电磁学等多个领域的知识,下面我们将详细介绍电弧喷涂的原理和工艺过程。
首先,电弧喷涂的原理基于电弧放电的能量转化。
当两个电极之间的电压升高到一定程度时,空气中的分子会被电离,形成等离子体。
这时,电弧放电产生的高温和高速气流将涂料颗粒熔化,然后通过气流喷射到工件表面,形成均匀的涂层。
这种原理类似于火焰喷涂,但电弧喷涂的温度更高,能够喷涂耐磨、耐腐蚀的涂层。
其次,电弧喷涂的工艺过程包括预处理、涂层喷涂和后处理。
首先是对工件表面的处理,通常包括除锈、打磨和喷涂底漆等步骤,以保证涂层与工件表面的粘附力。
然后是涂层喷涂过程,涂料颗粒通过电弧放电的高温和高速气流被熔化后喷射到工件表面,形成均匀致密的涂层。
最后是涂层的后处理,包括冷却、固化和表面处理等步骤,以确保涂层的质量和性能。
此外,电弧喷涂的原理还涉及到涂料的选择和喷涂参数的控制。
不同的涂料对应不同的喷涂工艺,有些涂料需要在惰性气氛下喷涂,有些涂料需要在真空条件下喷涂。
而喷涂参数的控制包括电弧电压、电流、气体流量和喷枪距离等,这些参数的选择对涂层的质量和性能有着重要的影响。
总的来说,电弧喷涂是一种高效、均匀、致密的表面涂层技术,它利用电弧放电产生的高温和高速气流将涂料熔化后喷涂到工件表面。
电弧喷涂的原理涉及热力学、电磁学等多个领域的知识,涂料的选择和喷涂参数的控制对涂层的质量和性能有着重要的影响。
希望通过本文的介绍,读者能对电弧喷涂的原理有所了解,为实际应用提供参考。
电弧喷涂

电弧喷涂是利用燃烧于两根连续送进的金属丝之间的电弧来熔化金属,用高速气流把熔化的金属雾化,并对雾化的金属粒子加速使它们喷向工件形成涂层的技术。
电弧喷涂是钢结构防腐蚀、耐磨损和机械零件维修等实际应用工程中最普遍使用的一种热喷涂方法。
电弧喷涂系统一般是由喷涂专用电源、控制装置、电弧喷枪、送丝机及压缩空气供给系统等组成。
电弧喷涂技术特点:电弧喷涂技术是一种低成本,高效,节能,操作灵活及涂层质量稳定,涂层结合强度高的技术,自身的优点为其在防腐领域发挥作用提供了前提条件,为其在广阔的领域得到推广应用奠定了基础。
电弧喷涂技术具有以下优点:1. 准备工作简单。
只需要通过调节旋钮一次设定喷涂参数,以后喷涂时不需要重复设定,为快速维修提供了条件,节省了时间,在再制造过程中减少了停车时间,降低了再制造的成本2. 喷涂效率高。
高速电弧喷涂的单位时间喷涂量远远大于火焰喷涂和等离子喷涂,适合于大面积喷涂,大大提高了工作效率。
3. 更换喷涂材料方便。
电弧喷涂只涉及更换喷涂丝材,安全可靠,而火焰喷涂则要更换气瓶,笨重危险4. 安全性高。
电弧喷涂技术仅使用电和压缩空气,不用氧和乙炔等易燃气体,安全性高。
5. 成本低。
电弧喷涂是一种十分经济的热喷涂方法,它的能源利用率很高,加之电能的价格又远低于氧和乙炔,其费用通常仅为火焰喷涂的1/10。
通过电弧喷涂技术制备的防腐涂层成本大大降低。
6. 涂层质量高。
高速电弧喷涂技术提高了熔融粒子的飞行速度和雾化质量,降低了涂层的空隙率,同时增加了涂层与基体的结合强度。
电弧喷涂是将两根彼此绝缘,机械送进的喷涂丝材送入雾化气流区的某一点,喷涂丝材间通以18--40V电压,引燃电弧使丝材端部加热熔融并达到过热状态,强烈的压缩空气气流使熔融的金属雾化喷射、并以每秒200--300m高速冲击到经过预先制备的工件表面上,这些温度很高的粒子在工件表面上、因高速冲击而变形,形成叠层薄片,沉积形成一定厚度,随着冷却,最终形成层状结构的涂层。
(整理)电弧喷涂技术

电弧喷涂技术一、电弧喷涂原理电弧喷涂是以电弧为热源,将熔化的金属丝用高速气流雾化,并以高速喷到工件表面形成涂层的一种热喷涂工艺。
喷涂时,两根丝状金属喷涂材料用送丝装置通过送丝轮均匀、连续地分别送进电弧喷枪中的两个导电嘴内,导电嘴分别连接电源正负极,并保证两根金属丝之间在未接触之前绝缘。
当两根金属丝端部相互接触时产生短路而形成电弧,时金属丝端部瞬间熔化,此时利用压缩空气把熔化的金属雾化,形成金属微熔滴,以很高的速度喷射到工件表面上,产生金属涂层。
二、电弧喷涂的技术特点a) 电弧喷涂的优点突出表现在其涂层所能达到的高强度和优异的涂层性能。
应用电弧喷涂技术,可以在不提高工件表面温度、不使用贵重打底材料的情况下获得高的结合强度。
一般电弧喷涂的结合强度可以达到20MPa以上是氧乙炔火焰喷涂的4~6倍。
最近大庆某工程公司在为国家某重点工程投标时,专门测验了电弧喷涂的结合强度。
用Φ40的Q235圆钢,切断后将两个断面磨平,经过喷砂处理,使粗糙度达到Sa2.5级以上,然后将其中一个断面用电弧喷涂方式喷锌,厚度为0.10~0.15mm,将另一个断面涂上强力胶水,与喷锌层断面相粘结,等胶水完全干燥后上拉力试验机,测得结果为:共用10根圆钢试样,平均结合强度为13.7吨,最小的为10.6吨,最大的为15.2吨,也就是平均结合强度为21.8MPa,最小的为16.9 MPa,最大的为24.2 MPa。
由于锌涂层属于比较软的涂层,其结合强度要低于不锈钢等硬质金属。
b) 电弧喷涂的高效率表现在单位时间内喷涂金属的重量大。
电弧喷涂的生产率与电弧电流成正比,以喷涂锌涂层为例,当喷涂电流为200A时,每小时可喷涂30Kg,喷铝或不锈钢也可达到20Kg。
这要比氧乙炔火焰喷涂提高5~6倍。
河南防腐集团公司在大连为油罐内外表面喷涂铝涂层时,仅用2个多月的时间,从施工组织到工程验收完毕,利用2台CMD-AS3000型电弧喷涂设备每天工作10~12小时,总喷涂面积达到10000平方米,喷涂厚度为0.5mm。
电弧喷涂技术

电弧喷涂技术一、电弧喷涂原理电弧喷涂是以电弧为热源,将熔化的金属丝用高速气流雾化,并以高速喷到工件表面形成涂层的一种热喷涂工艺。
喷涂时,两根丝状金属喷涂材料用送丝装置通过送丝轮均匀、连续地分别送进电弧喷枪中的两个导电嘴内,导电嘴分别连接电源正负极,并保证两根金属丝之间在未接触之前绝缘。
当两根金属丝端部相互接触时产生短路而形成电弧,时金属丝端部瞬间熔化,此时利用压缩空气把熔化的金属雾化,形成金属微熔滴,以很高的速度喷射到工件表面上,产生金属涂层。
二、电弧喷涂的技术特点a) 电弧喷涂的优点突出表现在其涂层所能达到的高强度和优异的涂层性能。
应用电弧喷涂技术,可以在不提高工件表面温度、不使用贵重打底材料的情况下获得高的结合强度。
一般电弧喷涂的结合强度可以达到20MPa以上是氧乙炔火焰喷涂的4~6倍。
最近大庆某工程公司在为国家某重点工程投标时,专门测验了电弧喷涂的结合强度。
用Φ40的Q235圆钢,切断后将两个断面磨平,经过喷砂处理,使粗糙度达到Sa2.5级以上,然后将其中一个断面用电弧喷涂方式喷锌,厚度为0.10~0.15mm,将另一个断面涂上强力胶水,与喷锌层断面相粘结,等胶水完全干燥后上拉力试验机,测得结果为:共用10根圆钢试样,平均结合强度为13.7吨,最小的为10.6吨,最大的为15.2吨,也就是平均结合强度为21.8MPa,最小的为16.9 MPa,最大的为24.2 MPa。
由于锌涂层属于比较软的涂层,其结合强度要低于不锈钢等硬质金属。
b) 电弧喷涂的高效率表现在单位时间内喷涂金属的重量大。
电弧喷涂的生产率与电弧电流成正比,以喷涂锌涂层为例,当喷涂电流为200A时,每小时可喷涂30Kg,喷铝或不锈钢也可达到20Kg。
这要比氧乙炔火焰喷涂提高5~6倍。
河南防腐集团公司在大连为油罐内外表面喷涂铝涂层时,仅用2个多月的时间,从施工组织到工程验收完毕,利用2台CMD-AS3000型电弧喷涂设备每天工作10~12小时,总喷涂面积达到10000平方米,喷涂厚度为0.5mm。
超音速电弧喷涂

超音速电弧喷涂概述超音速电弧喷涂(Supersonic Arc Spraying)是一种常见的热喷涂技术,用于在材料表面形成高质量的涂层。
它结合了超音速喷射和电弧放电的原理,适用于各种材料的喷涂,包括金属、合金、陶瓷等。
超音速电弧喷涂技术具有高效率、低温度、低氧化和低氢损失的特点,被广泛应用于领域。
工作原理超音速电弧喷涂的工作原理基于热喷涂的基本原理,即将喷涂材料加热到熔融或部分熔融状态后通过喷嘴喷射到基材表面,并快速凝固形成涂层。
超音速电弧喷涂具体的工作步骤如下:1.喷涂材料预处理:将要喷涂的材料制成粉末状,并经过预处理,如筛分、除尘、干燥等,以确保喷涂质量。
2.电弧放电:在电弧喷涂设备中,通过电极产生高温的电弧,使粉末颗粒在电弧中熔化并加速。
3.超音速喷射:由于电弧的高温和高速气流的作用,熔融的喷涂材料被加速到超音速并通过喷嘴喷射出来。
4.冷却和凝固:超音速喷射的喷涂材料与基材接触后会迅速冷却并凝固,形成均匀致密的涂层。
5.涂层处理:涂层形成后,可以进行后续的处理,如热处理、打磨、抛光等,以提高涂层的性能和质量。
应用领域超音速电弧喷涂技术在许多领域都有广泛的应用,以下是一些常见的应用领域:1. 航空航天超音速电弧喷涂技术在航空航天领域中用于涂层修复、表面保护和功能增强。
涂层可以提供优异的耐磨、耐蚀和热阻抗性能,用于飞机发动机叶片、涡轮、燃烧室等部件的涂层修复和功能增强。
2. 汽车工业超音速电弧喷涂技术在汽车工业中广泛应用于引擎、排气系统、刹车系统等零部件的涂层修复和功能增强。
涂层可以提供良好的耐磨、降噪和热阻抗性能,延长零部件的使用寿命。
3. 石油和天然气工业超音速电弧喷涂技术在石油和天然气工业中用于涂层修复和功能增强。
涂层可以提供耐蚀、防磨和耐高温性能,用于管道、阀门、接头等设备的涂层修复和功能增强。
4. 电力工业超音速电弧喷涂技术在电力工业中用于涂层修复和功能增强。
涂层可以提供优异的耐蚀、耐磨和耐高温性能,用于发电机、涡轮、导叶等设备的涂层修复和功能增强。
电弧喷涂机工作原理

电弧喷涂机工作原理
电弧喷涂机是一种利用电弧高温熔化工件表面,并以高速喷射方式涂覆涂料的设备。
它主要由电源系统、喷涂枪、涂料供给系统和控制系统组成。
电弧喷涂机的工作过程如下:首先,将喷涂枪的电极与工件表面保持一定距离,然后通过电源系统提供的电源将电弧产生在电极与工件表面之间。
电弧产生的高温将工件表面局部熔化,使之形成一层液态金属池。
同时,喷涂枪通过供涂料的系统将涂料送入电弧区域的高温区,使涂料熔化并与金属池混合。
接着,通过喷涂枪的喷嘴,将熔化的金属池和涂料以高速喷射的方式喷到工件表面。
喷涂过程中,电弧的高温促使涂料中的溶剂和挥发物质迅速蒸发,形成均匀的涂层。
喷涂完成后,电弧停止,金属池冷却凝固,形成一层坚固的涂层。
工作原理的主要特点如下:电弧喷涂机利用高温电弧将工件表面熔化,涂料与金属池混合后喷射到工件表面,在高温和高速的条件下形成均匀的涂层。
这种方法适用于各种金属和合金,能够提供高质量的涂层,具有良好的附着力和耐磨性。
同时,电弧喷涂机的工作速度较快,可实现自动化生产,提高生产效率。
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定义:利用两根形成涂层材料的消耗性电极丝之间产生的电弧为热源,加热熔化消耗性电极丝,并用压缩气体将其雾化和喷射到基体上,形成涂层的热喷涂方法。
电弧喷涂是利用燃烧于两根连续送进的金属丝之间的电弧来熔化金属,用高速气流把熔化的金属雾化,并对雾化的金属粒子加速使它们喷向工件形成涂层的技术。
电弧喷涂是钢结构防腐蚀、耐磨损和机械零件维修等实际应用工程中最普遍使用的一种热喷涂方法。
电弧喷涂系统一般是由喷涂专用电源、控制装置、电弧喷枪、送丝机及压缩空气供给系统等组成。
电弧喷涂长效防腐复合涂层是指电弧喷涂金属涂层外加封闭涂层的复合涂层,电弧喷涂金属涂层主要有电弧喷涂锌、铝及其合金涂层,封闭涂层包括封闭底层、封闭中间层和封闭面层。
电弧喷涂长效防腐复合涂层对钢铁基体的防腐原理是物理屏蔽和阴极保护联合作用,封闭涂层的主要作用是物理隔离各种腐蚀介质对金属喷涂层和钢铁基体的侵蚀,电弧喷涂金属涂层对钢铁基体提供牺牲自己保护钢铁的阴极保护作用。
喷锌或铝后封闭处理所形成的复合涂层,其耐蚀性比喷锌或铝涂层和封闭涂层两者单独耐蚀寿命值之和要高出50~130%。
这种效应被称为最佳协同效应(Synergy Effect电弧喷涂长效防腐复合涂层的寿命推算公式为:复合涂层防腐寿命=(喷铝涂层寿命+封闭涂层寿命)×1.5~2.3。
2、等离子喷涂:等离子喷涂:包括大气等离子喷涂,保护气氛等离子喷涂,真空等离子喷涂和水稳等离子喷涂。
等粒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。
<1>等离子的形成(以N2为例)图8 等离子体发生过程示意图。
0°k时,N2分子的两个原子程哑铃形,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: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。
<2>喷涂原理:图9 等粒子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,与自由电弧项比较,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达1000~2000m/s,但迅衰减。
粉末由送粉气送入火焰中被熔化,并由焰流加速得到高于150m/s 的速度,喷射到基体材料上形成膜。
图10 等离子焰流温度分布<3>等粒子喷涂设备:等离子喷涂设备主要包括:①喷枪:实际上是一个非转移弧等离子发生器,是最关键的部件,其上集中了整个系统的电,气,粉,水等。
②电源:用以供给喷枪直流电。
通常为全波硅整流装置。
③送粉器:用来贮存喷涂粉末并按工艺要求向喷枪输送粉末的装置。
④热交换器:主要用以使喷枪获得有效的冷却,达到使喷嘴延寿的目的。
⑤供气系统:包括工作气和送粉气的供给系统。
⑥控制框:用于对水,电、气、粉的调节和控制。
<4>等粒子喷涂工艺:在等粒子喷涂过程中,影响涂层质量的工艺参数很多,主要有:①等离子气体:气体的选择原则主要根据是可用性和经济性,N2气便宜,且离子焰热焓高,传热快,利于粉末的加热和熔化,但对于易发生氮化反应的粉末或基体则不可采用。
Ar气电离电位较低,等离子弧稳定且易于引燃,弧焰较短,适于小件或薄件的喷涂,此外Ar气还有很好的保护作用,但Ar气的热焓低,价格昂贵。
气体流量大小直接影响等离子焰流的热焓和流速,从而影响喷涂效率,涂层气孔率和结合力等。
流量过高,则气体会从等离子射流中带走有用的热,并使喷涂粒子的速度升高,减少了喷涂粒子在等离子火焰中的“滞留”时间,导致粒子达不到变形所必要的半熔化或塑性状态,结果是涂层粘接强度、密度和硬度都较差,沉积速率也会显著降低;相反,则会使电弧电压值不适当,并大大降低喷射粒子的速度。
极端情况下,会引起喷涂材料过热,造成喷涂材料过度熔化或汽化,引起熔融的粉末粒子在喷嘴或粉末喷口聚集,然后以较大球状沉积到涂层中,形成大的空穴。
②电弧的功率:电弧功率太高,电弧温度升高,更多的气体将转变成为等离子体,在大功率、低工作气体流量的情况下,几乎全部工作气体都转变为活性等粒子流,等粒子火焰温度也很高,这可能使一些喷涂材料气化并引起涂层成分改变,喷涂材料的蒸汽在基体与涂层之间或涂层的叠层之间凝聚引起粘接不良。
此外还可能使喷嘴和电极烧蚀。
而电弧功率太低,则得到部分离子气体和温度较低的等离子火焰,又会引起粒子加热不足,涂层的粘结强度,硬度和沉积效率较低。
③供粉:供粉速度必须与输入功率相适应,过大,会出现生粉(未熔化),导致喷涂效率降低;过低,粉末氧化严重,并造成基体过热。
送料位置也会影响涂层结构和喷涂效率,一般来说,粉末必须送至焰心才能使粉末获得最好的加热和最高的速度。
④喷涂距离和喷涂角:喷枪到工件的距离影响喷涂粒子和基体撞击时的速度和温度,涂层的特征和喷涂材料对喷涂距离很敏感。
喷涂距离过大,粉粒的温度和速度均将下降,结合力、气孔、喷涂效率都会明显下降;过小,会使基体温升过高,基体和涂层氧化,影响涂层的结合。
在机体温升允许的情况下,喷距适当小些为好。
喷涂角:指的是焰流轴线与被喷涂工件表面之间的角度。
该角小于45度时,由于“阴影效应”的影响,涂层结构会恶化形成空穴,导致涂层疏松。
⑤喷枪与工件的相对运动速度:喷枪的移动速度应保证涂层平坦,不出线喷涂脊背的痕迹。
也就是说,每个行程的宽度之间应充分搭叠,在满足上述要求前提下,喷涂操作时,一般采用较高的喷枪移动速度,这样可防止产生局部热点和表面氧化。
⑥基体温度控制:较理想的喷涂工件是在喷涂前把工件预热到喷涂过程要达到的温度,然后在喷涂过程中对工件采用喷气冷却的措施,使其保持原来的温度。
近几年来,在等离子喷涂的基础上又发展了几种新的等离子喷涂技术,如:3、真空等离子喷涂(又叫低压等离子喷涂)真空等离子喷涂是在气氛可控的,4~40Kpa的密封室内进行喷涂的技术。
因为工作气体等离子化后,是在低压气氛中边膨胀体积边喷出的,所以喷流速度是超音速的,而且非常适合于对氧化高度敏感的材料。
4、水稳等离子喷涂前面说的等离子喷涂的工作介质都是气体,而这种方法的工作介质不是气而是水,它是一种高功率或高速等离子喷涂的方法,其工作原理是:喷枪内通入高压水流,并在枪筒内壁形成涡流,这时,在枪体后部的阴极和枪体前部的旋转阳极间产生直流电弧,使枪筒内壁表面的一部分蒸发、分解,变成等离子态,产生连续的等离子弧。
由于旋转涡流水的聚束作用,其能量密度提高,燃烧稳定,因此,可喷涂高熔点材料,特别是氧化物陶瓷,喷涂效率非常高。
3、超音速喷涂为了与美国碳化物公司的爆炸喷涂抗争,上世纪60年代初期,美国人J.Browning发明了超音速火焰喷涂技术,称之为"Jet-Kote",并于1983年获得美国专利。
近些年来,国外超音速火焰喷涂技术发展迅速,许多新型装置出现,在不少领域正在取代传统的等离子喷涂。
在国内,武汉材料保护研究所,北京钢铁研究总院,北京钛得新工艺材料有限公司等也在进行这方面研究,并生产出有自己特色的超音速喷涂装置。
图6 超音速火焰喷涂枪燃料气体(氢气,丙烷,丙烯或乙炔-甲烷-丙烷混合气体等)与助燃剂(O2)以一定的比例导入燃烧室内混合,爆炸式燃烧,因燃烧产生的高温气体以高速通过膨胀管获得超音速。
同时通入送粉气(Ar或N2),定量沿燃烧头内碳化钨中心套管送入高温燃气中,一同射出喷涂于工件上形成涂层。
在喷涂机喷嘴出口处产生的焰流速度一般为音速的4倍,即约1520m/s,最高可高达2400m/s(具体与燃烧气体种类,混合比例,流量,粉末质量和粉末流量等有关)。
粉末撞击到工件表面的速度估计为550-760m/s,与爆炸喷涂相当。
Jet-Kote法之所以能有这么高的速度,关键在于按流体力学的原理合理设计制造了一个喷嘴,称之为Laval管的膨胀管。
图7 Laval管由流体力学知:对一维可压缩流体,则有:ds/s=(M²-1)dv/v 其中:S―管器截面积;M=v/v声(马赫数); V-流体速度由式中我们看出:当V>v声,即M>1时,则dv与ds符号相同,即随管道截面积变大(ds为正)时,流体速度也增大。
当V<v声,即M<1时,则dv与ds符号相反,即随管器截面积变小(ds为负)时,流体速度亦增大。
所以,只要管子设计合理,则流体在速度低时,只要经过足够压缩,即可在管器某一截面(如AB)达到声速,过了这一截面后,将获得超音速。
超音速喷涂法具有如下的特点:①粉粒温度较低,氧比较轻(这主要是由于粉末颗粒在高温中停留时间短,在空气中暴露时间短的缘故,所以涂层中含氧化物量较低,化学成分和相的组成具有较强的稳定性),但只适于喷涂金属粉末、Co-Wc粉末以及低熔点TiO2陶瓷粉末;②粉粒运动速度高。