热喷涂高性能陶瓷涂层

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热喷涂材料

热喷涂材料

热喷涂材料热喷涂材料是一种常用的表面修复和保护材料,广泛应用于航空航天、汽车、电力、化工、石油、冶金等领域。

它能够提供高温和化学腐蚀的防护,同时还能够修复和加固金属表面。

热喷涂材料有很多种类,最常见的包括金属涂层、陶瓷涂层和聚合物涂层。

金属涂层是指通过喷涂金属粉末或线,将金属材料覆盖在被保护表面上。

金属涂层具有优异的耐高温、耐磨损和耐腐蚀性能,适用于高温烟道、石油管道和汽车引擎等环境。

常见的金属涂层材料包括镍铬合金、不锈钢、铝、钛等。

陶瓷涂层是指通过热喷涂技术,在被保护表面上喷涂陶瓷材料粉末,形成厚薄不一的陶瓷保护层。

陶瓷涂层具有极高的硬度、耐磨损和耐腐蚀性能,适用于高速运动部件、耐腐蚀设备和耐磨损表面等。

常见的陶瓷涂层材料包括氧化铝、碳化硅、氧化锆等。

聚合物涂层是指利用聚合物粉末或液体,在被保护表面上形成聚合物膜层。

聚合物涂层具有优异的耐化学腐蚀性能和电绝缘性能,适用于耐酸碱容器、电气绝缘设备和汽车涂装等。

常见的聚合物涂层材料包括环氧树脂、聚酰亚胺、聚氨酯等。

热喷涂技术的优点是在低温下进行喷涂,避免了原材料的熔融和高温硬化过程,因此能够喷涂在各种基材上,包括金属、陶瓷、塑料等。

而且热喷涂的材料没有尺寸限制,适用于各种形状和复杂表面的修复和保护。

热喷涂材料的应用领域非常广泛。

在航空航天领域,它可以用于修复飞机引擎叶片、发动机内部零件等高温高压部件。

在汽车领域,它可以用于加固汽车引擎部件、排气系统和底盘等。

在电力行业,它可以用于耐高温绝缘设备和电力线路的保护。

同时,热喷涂材料还可以应用于化工设备、石油管道、冶金设备等领域。

总之,热喷涂材料的应用极为广泛,能够提供优异的表面修复和保护性能。

随着技术的不断发展,热喷涂材料的种类和应用范围还将不断扩大,为各行业提供更好的解决方案。

陶瓷热喷涂工艺

陶瓷热喷涂工艺

陶瓷热喷涂工艺陶瓷热喷涂,这可是个相当了不起的工艺!就好像是给物件穿上一层超级防护铠甲。

咱先来说说这陶瓷热喷涂到底是啥。

你可以把它想象成给一个光秃秃的东西化妆,不过这“化妆品”可是陶瓷材料。

把这些陶瓷材料用特殊的办法喷到物件表面,形成一层坚固又耐用的涂层。

那这工艺有啥厉害的地方呢?比如说,有些金属零件,长时间在恶劣环境里工作,很容易磨损、腐蚀。

这时候陶瓷热喷涂就派上用场啦!喷上一层陶瓷涂层,就像给零件穿上了一层坚不可摧的防护服,能大大延长它们的使用寿命。

这难道不神奇吗?要做好陶瓷热喷涂,可不是随随便便就能行的。

首先得选对陶瓷材料,这就跟挑衣服料子一样重要。

不同的陶瓷材料,性能可大不一样。

有的耐高温,有的耐腐蚀,得根据具体需求来选。

选好了材料,接下来就是喷涂的设备和技术啦。

这设备就像是画家的画笔,技术就是画家的手法。

喷枪得调整好参数,压力、温度、喷涂速度,一个都不能马虎。

不然喷出来的涂层不均匀、有瑕疵,那可就白忙活了。

在喷涂过程中,环境也很关键哟!得保证环境干净、没有灰尘杂质啥的。

不然这些小东西混进涂层里,就会影响涂层的质量。

这就好比做饭的时候掉进了脏东西,这饭还能好吃吗?还有啊,喷涂完成后,可别以为就万事大吉了。

还得对涂层进行检测,看看厚度够不够,质量达不达标。

这就像考试结束后老师批改试卷,合格了才能算过关。

总之,陶瓷热喷涂工艺就像是一场精心编排的舞蹈,每个环节都得紧密配合,才能跳出完美的舞步。

这工艺不仅能让各种零件变得更强大,还为很多行业的发展提供了有力的支持。

难道你不想深入了解一下这神奇的工艺吗?我觉得,只要掌握好了这门工艺,就能在很多领域大显身手啦!。

热喷涂陶瓷涂层技术

热喷涂陶瓷涂层技术

热喷涂陶瓷涂层技术热喷涂陶瓷涂层技术,那可真是工业界的一个超酷“魔法”。

你可以把它想象成是给各种材料穿上一件超级华丽又超实用的陶瓷魔法衣。

就好比是给那些原本“裸奔”的金属啊、塑料啥的材料,来了一场时尚大变身。

原本普普通通的金属材料,就像个灰头土脸的小工,在经过热喷涂陶瓷涂层这一折腾后,瞬间就像个贵族一样,有着超高的气质和超棒的性能。

这个热喷涂陶瓷涂层技术就像是一个超级大厨。

各种陶瓷材料就像是大厨手中的食材,通过热喷涂这个大“炉灶”,把陶瓷材料“烹饪”成一层一层精致的涂层,精准地涂抹在各种材料的“身体”上。

那些陶瓷粉末在热喷涂的过程中,就像是一群训练有素的小伞兵。

在高温气流这个“运输机”的运送下,它们准确无误地降落在需要被保护的材料表面,然后紧紧地抱在一起,形成一层坚不可摧的陶瓷铠甲。

这陶瓷涂层就像是一个万能护盾。

如果是在腐蚀环境中,就像把腐蚀物变成一群拿着小剑却怎么也刺不穿护盾的小喽啰。

不管是酸啊、碱啊,还是其他腐蚀性的家伙,看到这陶瓷涂层就只能干瞪眼,像遇到了铜墙铁壁一般。

热喷涂陶瓷涂层技术在耐磨方面也是一绝。

你可以把它想象成一个超级耐磨的溜冰场。

那些摩擦力就像一群想在冰面上搞破坏的小怪兽,但是这陶瓷涂层溜冰场太滑了,摩擦力小怪兽们根本站不住脚,只能灰溜溜地走掉。

而且这个技术还很有艺术感呢。

有时候在一些工艺品上使用,就像是给工艺品画上了最精致的陶瓷妆容,让它们瞬间从普通变得惊艳无比,就像灰姑娘穿上了水晶鞋一样。

要是把普通材料比作是一块平平无奇的面包,那热喷涂陶瓷涂层技术就是那厚厚的一层奶油和果酱,不仅让面包看起来更加诱人,还增加了面包的口感和营养(这里的口感和营养就是指材料的性能啦)。

在高温环境下,陶瓷涂层就像是一个超级耐热的消防员。

高温的火焰就像大火龙一样张牙舞爪,可是陶瓷涂层消防员却毫不畏惧,稳稳地守护着材料不被高温所侵害。

热喷涂陶瓷涂层技术真的是一个超级有趣又超级厉害的技术,就像是一个拥有无限魔法的小精灵,不断地给各种材料带来新的生机和活力。

热喷涂氧化钛陶瓷粉

热喷涂氧化钛陶瓷粉

热喷涂氧化钛陶瓷粉热喷涂氧化钛陶瓷粉是一种高性能的表面涂层材料,具有优异的耐腐蚀、耐磨损、高温抗氧化和绝缘性能。

它广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域,成为现代工业中不可或缺的一部分。

一、热喷涂氧化钛陶瓷粉的制备方法1. 溶胶-凝胶法该方法以钛酸四丁酯为原料,通过水解-缩合反应制备出氧化钛溶胶。

然后将溶胶经过干燥和烘烤处理得到氧化钛凝胶。

最后将凝胶进行粉碎处理得到氧化钛陶瓷粉。

2. 气相沉积法该方法利用高温下的物理或化学反应,在惰性气体中产生气态物质,并在基板上沉积形成薄膜。

具体步骤为:将金属钛加热至高温状态,使其蒸发成为气态物质,然后通过惰性气体的携带,在基板上沉积形成氧化钛陶瓷粉。

3. 离子束沉积法该方法利用离子束的能量和动量,将氧化钛陶瓷粉沉积在基板表面。

具体步骤为:将氧化钛陶瓷粉放置在离子源中,然后通过离子束轰击,使其沉积在基板表面。

二、热喷涂氧化钛陶瓷粉的特性1. 耐腐蚀性能:氧化钛陶瓷粉具有优异的耐腐蚀性能,可广泛应用于海洋、航空等领域中。

2. 耐磨损性能:氧化钛陶瓷粉具有较高的硬度和耐磨损性能,可应用于机械零部件等领域中。

3. 高温抗氧化性能:氧化钛陶瓷粉具有优异的高温抗氧化性能,在高温下不易发生变形和失效。

4. 绝缘性能:氧化钛陶瓷粉具有良好的绝缘性能,在电子元器件等领域中得到广泛应用。

三、热喷涂氧化钛陶瓷粉的应用1. 航空航天领域:氧化钛陶瓷粉可用于制造飞机发动机叶片、燃烧室等部件,提高其耐高温、耐腐蚀性能。

2. 汽车领域:氧化钛陶瓷粉可用于制造汽车发动机缸体、活塞等部件,提高其耐高温、耐磨损性能。

3. 电子领域:氧化钛陶瓷粉可用于制造电子元器件外壳,提高其绝缘性能和抗静电能力。

4. 建筑领域:氧化钛陶瓷粉可用于制造建筑材料,如墙面涂料等,提高其耐候性和防污性能。

总之,随着现代工业的不断发展,对表面涂层材料的需求也越来越大。

作为一种高性能的表面涂层材料,热喷涂氧化钛陶瓷粉在各个领域中都有广泛的应用前景。

陶瓷喷涂工艺(3篇)

陶瓷喷涂工艺(3篇)

第1篇一、引言陶瓷喷涂工艺是一种将陶瓷材料通过特殊工艺喷涂到金属、塑料、木材等基材表面,形成一层具有陶瓷性能的涂层的工艺。

陶瓷喷涂具有优异的耐磨性、耐腐蚀性、耐高温性、绝缘性等性能,广泛应用于航空航天、汽车制造、化工、电力、建筑等行业。

本文将详细介绍陶瓷喷涂工艺的原理、特点、工艺流程及注意事项。

二、陶瓷喷涂工艺原理陶瓷喷涂工艺的基本原理是将陶瓷粉末和粘结剂按照一定比例混合,通过高速气流将混合物雾化,然后喷涂到基材表面。

在喷涂过程中,陶瓷粉末和粘结剂发生化学反应,形成一层具有陶瓷性能的涂层。

三、陶瓷喷涂工艺特点1. 优异的耐磨性:陶瓷喷涂涂层具有很高的硬度,耐磨性极佳,能有效延长基材的使用寿命。

2. 良好的耐腐蚀性:陶瓷喷涂涂层具有优异的耐腐蚀性能,能够抵抗各种化学介质的侵蚀。

3. 耐高温性:陶瓷喷涂涂层具有很高的熔点,能在高温环境下保持稳定的性能。

4. 绝缘性:陶瓷喷涂涂层具有良好的绝缘性能,能有效防止电流泄露。

5. 环保:陶瓷喷涂工艺采用环保材料,对环境无污染。

6. 施工简便:陶瓷喷涂工艺操作简便,可适用于各种复杂形状的基材。

四、陶瓷喷涂工艺流程1. 陶瓷粉末制备:根据需要喷涂的陶瓷材料,选择合适的陶瓷粉末,并对其进行筛选、研磨等处理。

2. 粘结剂选择:根据陶瓷粉末的性质和基材的要求,选择合适的粘结剂。

3. 混合:将陶瓷粉末和粘结剂按照一定比例混合均匀。

4. 雾化:将混合好的陶瓷粉末和粘结剂通过高速气流雾化。

5. 喷涂:将雾化的陶瓷粉末和粘结剂喷涂到基材表面。

6. 烧结:将喷涂后的涂层进行烧结处理,使其固化。

7. 后处理:对烧结后的涂层进行表面处理,如打磨、抛光等。

五、注意事项1. 陶瓷粉末选择:选择合适的陶瓷粉末是保证涂层性能的关键。

2. 粘结剂选择:粘结剂的选择应与陶瓷粉末和基材相匹配。

3. 混合比例:陶瓷粉末和粘结剂的混合比例应按照要求进行。

4. 雾化效果:雾化效果直接影响涂层的均匀性和质量。

喷涂陶瓷涂层的技术要求标准

喷涂陶瓷涂层的技术要求标准

喷涂陶瓷涂层的技术要求标准
喷涂陶瓷涂层的技术要求标准包括以下几个方面:
1. 陶瓷材料选择:选择具有优良耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能的陶瓷材料,如氧化铝、碳化硅、氮化硅等。

2. 涂层附着力:涂层与基材之间要有良好的附着力,通常通过表面处理和涂层配方的优化来提高附着力。

3. 涂层均匀性:涂层应均匀地覆盖在基材表面,避免出现厚薄不均、孔洞和裂纹等缺陷,需要控制涂层的喷涂参数和涂层浓度。

4. 涂层密度:涂层应具有较高的密度,能有效地阻隔气体和液体的渗透,提高基材的耐磨、耐腐蚀性能。

5. 涂层厚度:涂层厚度应符合设计要求,既要保证足够的涂层厚度来提供所需的性能,又要避免涂层过厚导致成本增加。

6. 涂层硬度:涂层应具有较高的硬度,能够抵抗外界的磨损和划伤。

7. 涂层耐磨性:涂层应具有良好的耐磨性能,能够在高温、高速和重载条件下保持稳定的性能。

8. 涂层耐高温性:涂层应能在高温条件下保持稳定的性能,不发生脱落、剥离或结构破坏。

9. 涂层耐腐蚀性:涂层应能抵抗酸碱、盐水、化学溶液等腐蚀介质的侵蚀,保护基材不被侵蚀。

10. 涂层耐热震性:涂层应具有良好的热震稳定性,能够在温度变化较大的情况下保持完整性。

根据具体应用需求的不同,喷涂陶瓷涂层的技术要求标准可能会有所差异,上述标准仅为一般性参考。

实际应用中,还需根据具体情况确定更为详细的技术要求和测试方法。

高性能陶瓷涂层的制备与应用

高性能陶瓷涂层的制备与应用高性能陶瓷涂层是一种非常有用的表面处理技术,可以为基材提供保护、改善表面性能的功能性材料。

它广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域,对于提高产品的性能和寿命具有重要作用。

一、高性能陶瓷涂层的制备技术1. 物理气相沉积(Physical Vapor Deposition, PVD)物理气相沉积是一种常用的制备高性能陶瓷涂层的技术。

它通过将陶瓷材料蒸发、离子化,然后沉积在基材表面上。

这种方法可以控制材料的成分及微观结构,从而提高涂层的性能。

常见的PVD方法有蒸发、溅射、离子束沉积等。

2. 溶胶-凝胶法(Sol-Gel)溶胶-凝胶法是一种简单、低温、多功能的涂层制备方法。

其原理是通过在溶液中形成“溶胶”,然后经过凝胶化得到一种凝胶状的材料,最后将凝胶烧结成陶瓷涂层。

这种方法可以精确控制涂层的成分、纳米结构以及厚度,因此被广泛应用于光学涂层的制备。

二、高性能陶瓷涂层的应用领域1. 航空航天领域高性能陶瓷涂层在航空航天领域中有着广泛的应用。

例如,在航空发动机中,涂层可以提供高温氧化、腐蚀、磨损、摩擦的保护和减少摩擦阻力的功能。

此外,高性能陶瓷涂层还可用于航天器的热保护和飞行器的气动外形设计。

2. 汽车制造领域在汽车发动机的气缸内壁上应用高性能陶瓷涂层,可以降低摩擦和磨损,提高燃烧效率,减少油耗和排放物的排放。

此外,高性能陶瓷涂层还可用于汽车零部件的磨损和腐蚀保护。

3. 电子设备领域高性能陶瓷涂层在电子设备中也有很多应用。

例如,在集成电路制造中,采用陶瓷介电涂层可以提高电子器件的绝缘性能和可靠性。

此外,高性能陶瓷涂层还可用于显示屏的抗刮伤、反射控制以及导电层的保护。

三、高性能陶瓷涂层的发展趋势1. 纳米涂层技术随着纳米技术的发展,纳米涂层成为高性能陶瓷涂层的一个重要方向。

纳米涂层具有独特的物理、化学和力学性能,可以在不同领域发挥重要作用。

例如,纳米涂层可以增强材料的硬度、抗氧化性能和耐磨性,提高产品的使用寿命。

铁氟龙喷涂的性能有哪些?

铁氟龙喷涂的性能有哪些?
铁氟龙喷涂是一种新型的高性能陶瓷喷涂材料,具有极强的抗腐蚀、耐磨、防粘和耐高温等性能。

本文将从四个方面介绍铁氟龙喷涂的性能。

1. 抗腐蚀性能
铁氟龙喷涂具有极强的抗腐蚀性能,可以在酸、碱、盐等恶劣环境下使用。

铁氟龙喷涂的陶瓷涂层通过化学反应与基材牢固结合,从而形成一层坚韧的保护层,起到了抵御化学腐蚀的作用。

2. 耐磨性能
铁氟龙喷涂的耐磨性能是其最重要的的优点之一。

在高速运动的机械零件、耐磨件等工作环境下,铁氟龙喷涂可以有效地防止磨损和磨蚀,提高了机器零部件的使用寿命。

3. 防粘性能
铁氟龙喷涂具有很强的防粘性能,可以在各种复杂的表面工艺上进行加工。

该涂层具有低摩擦系数、特殊的防粘性能和无毒性的特点,在高温、高湿环境下具有良好的适应性。

4. 耐高温性能
铁氟龙喷涂具有良好的耐高温性能,可以在高温环境下长时间使用。

该涂层可在600℃以上的高温环境下运行,并保持稳定的物理、化学性能。

综合以上所述,铁氟龙喷涂的抗腐蚀、耐磨、防粘和耐高温性能都非常优异,能够满足各种复杂的工业制造需求。

该涂层不仅可以提高机器零部件的使用寿命,还可以降低维护成本,减少设备故障率,为工业生产提供了可靠的质量保障。

新型电厂锅炉喷涂材料-高温纳米陶瓷涂料

新型电厂锅炉喷涂材料-高温纳米陶瓷涂料
山东长青金属表面工程有限公司由国外原装进口的无机、水性、陶瓷高温耐磨涂层系列产品,结合了当今国际先进的陶瓷和金属添加剂专利配方技术。

涂层系列设计的目的是使金属表面在遭受严重的高温侵蚀、腐蚀和化学反应的条件下,得到最大程度上的抗磨损、抗高温腐蚀之保护。

CQ61S是一种高辐射射率薄层可以热喷涂施工的陶瓷涂层,其特有为碳钢和不锈锅炉管道提供了极其可冲蚀和腐蚀防护的同时也提
高了热效率形成的涂层是非常牢固的系统其干燥后厚度在100到300微米并不含挥发性有机物。

CQ61S锅炉喷涂材料呈绿色,耐最高温度982℃,结合强度
3680psi,抗腐蚀和耐磨损,并且独有抗结焦功能防结,施工方便,干燥时间约1小时(不同涂层间隔在50%湿度和21摄氏度)广泛应用于电厂锅炉水冷壁、省煤器管、空气加热器管、耐磨板、过热器管、蒸汽鼓、管罩、路边组件等部件的受热面的磨损修复与表面强化施工。

山东长青热喷涂公司有已经华电、国电一些项目施工中,采用了这一新型材料,经过一段时间使用后,反馈良好。

以上资料由长青金属孙怀虎搜集整理。

热喷涂氧化钇

热喷涂氧化钇热喷涂氧化钇是一种常见的表面涂层技术,它广泛应用于航空航天、汽车、化工等行业。

下面是对热喷涂氧化钇的详细介绍。

1. 热喷涂氧化钇的原理热喷涂氧化钇是通过高温熔融和高速喷射的方式将氧化钇颗粒均匀地喷射到被涂物表面上,形成一层坚硬、耐腐蚀、耐高温的保护层。

这种技术主要依靠高速气流将颗粒加速到几百米每秒,然后将其冲击到被涂物表面上,从而形成一个致密的陶瓷涂层。

2. 热喷涂氧化钇的特点热喷涂氧化钇具有以下特点:(1)具有极高的抗腐蚀性能,能够在强酸、强碱等恶劣环境下长期使用。

(2)具有优异的耐磨性能,可以有效地防止机械设备零部件在使用过程中产生摩擦损伤。

(3)具有优异的耐高温性能,可以在高温环境下长期使用而不会失效。

(4)具有良好的绝缘性能,可以有效地防止电气设备产生漏电等故障。

3. 热喷涂氧化钇的应用热喷涂氧化钇广泛应用于以下领域:(1)航空航天领域:热喷涂氧化钇可以用于航空发动机叶片、燃烧室、涡轮等部件的表面涂层,以提高其耐高温性能和抗腐蚀性能。

(2)汽车工业:热喷涂氧化钇可以用于汽车发动机缸体、活塞、阀门等部件的表面涂层,以提高其耐磨性和耐腐蚀性。

(3)化工领域:热喷涂氧化钇可以用于化工管道、反应器等设备的表面涂层,以提高其抗腐蚀性和耐磨性。

4. 热喷涂氧化钇的制备方法热喷涂氧化钇的制备方法主要包括以下几个步骤:(1)制备氧化钇颗粒:将氧化钇原料经过研磨、筛分等处理,得到均匀的氧化钇颗粒。

(2)喷涂设备的准备:将热喷涂设备进行清洗、检查和调试,确保其正常运行。

(3)涂层喷射:将氧化钇颗粒放入喷枪中,通过高速气流将其冲击到被涂物表面上,形成一层坚硬、耐腐蚀、耐高温的保护层。

(4)涂层后处理:对涂层进行检查和测试,确保其质量符合要求。

综上所述,热喷涂氧化钇是一种常见的表面涂层技术,具有优异的抗腐蚀性能、耐磨性能和耐高温性能等特点,在航空航天、汽车、化工等行业有着广泛的应用。

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材料保护MATERIALSPROTECTION1999年 第32卷 第1期No.1 vol.32 1999热喷涂高性能陶瓷涂层邓世均 摘 要 综述了热喷涂高性能陶瓷涂层的特点,介绍了陶瓷涂层在不同工业领域的典型应用,论述了在高科技领域的发展潜力,强调了它的地位和作用。

关键词 热喷涂 陶瓷涂层 典型应用1 引 言 80年代初,日本开发出小型陶瓷绝热发动机,引起了全世界的关注。

有人预言,人类即将进入第二个“石器时代”。

陶瓷是金属元素和非金属元素组成的晶体或非晶体化合物。

它和金属材料、高分子聚合物材料一起,构成固态工程材料的三大支柱。

现代已将金属陶瓷、其他无机非金属材料统归入陶瓷范畴,成为品种、功能极多的一个材料大家族。

陶瓷材料多具有离子键和共价键结构,键能高,原子间结合力强,表面自由能低,原子间距小,堆积致密,无自由电子运动。

这些特性赋予了陶瓷材料高熔点、高硬度、高刚度、高化学稳定性、高绝缘绝热能力、热导率低、热膨胀系数小、摩擦系数小、无延展性等鲜明特征。

又由于陶瓷材料总含有或多或少的玻璃相和气孔,加之许多陶瓷材料具有多种晶体结构,因而其塑性变形能力差,抗热震和抗疲劳性能差。

对应力集中和裂纹敏感,质脆,成为陶瓷材料的致命弱点。

显然,用陶瓷作为机械结构材料,其可靠性比金属材料差,加上机械加工困难、成本高等因素,因而目前还处于初期实验阶段,距离成功的工业应用,无论在材料结构的理论上还是在生产实践上,都还有漫长的路程,难度很大。

然而,应用新型陶瓷复合粉末,采用热喷涂技术特别是等离子喷涂技术,在金属基体上制备陶瓷涂层,能把陶瓷材料的特点和金属材料的特点有机地结合起来,获得复合材料结构及制品,正成为当代复合材料及制品高科技领域的一个重要分枝。

1958年,世界上第一台等离子喷涂设备在美国问世,为喷涂高熔点陶瓷涂层提供了理想的高温热源,迅即在航空发动机、火箭等尖端科技领域获得了成功的应用。

80年代以来,它又迅速向传统民用工业部门扩展,其应用领域遍及能源、交通、冶金、轻纺、石化等工业部门,成效卓著。

据报道,美国在90年代,陶瓷涂层的应用年增长率在12%以上。

这表明,在先进国家,陶瓷涂层高科技技术将成为新世纪的一个新兴产业。

2 特 点 与整体结构陶瓷材料相比,高性能陶瓷涂层技术(亦称精细陶瓷涂层,先进陶瓷涂层,新型陶瓷涂层)具有如下特点: (1) 能有机地把金属材料的强韧性、可加工性、导电导热性等和陶瓷材料的耐高温、高耐磨、高耐蚀等特点结合起来,发挥两类材料的综合优势,同时满足机械产品对结构性能(强度、韧性等)和环境性能(耐磨、耐蚀、耐高温等)的需要,获得相当理想的复合材料结构。

(2) 能够用于制备陶瓷涂层的材料品种多。

它们包括:各种氧化物和复合氧化物、碳化物、硼化物、氮化物和硅化物以及金属陶瓷;陶瓷和陶瓷、陶瓷和金属、陶瓷和塑料等材料,亦可进行组合。

用作整体结构材料的陶瓷,目前还仅有碳化硅、氮化硅、稳定化氧化锆等少数几个品种。

(3) 功能广。

能够采用不同的热喷涂工艺,喷涂各种陶瓷涂层材料,获得各种功能的表面强化涂层,如耐磨、减摩自润滑、可磨耗密封、高摩阻制动、耐腐蚀、抗氧化、耐高温、绝热、绝缘、热辐射、防辐射、屏蔽及波长吸收、催化、超导和生物功能等,功能极广,广泛用于国民经济各部门。

(4) 能够在多种基体材质上制备陶瓷涂层。

基体可以是各种金属(如钢、铸铁、铝、钛、铜、钼、钨等难熔金属),陶瓷、水泥、耐火材料、石料及石膏等无机材料,塑料和有机材料以及木材、纸板等,几乎所有的固体材料都可作为基体,其性能均可通过喷涂陶瓷涂层加以改善。

(5) 物耗少,物流小,附加值高,经济效益突出。

陶瓷涂层厚度一般在几十微米到几毫米之间,加之陶瓷材料密度较小,因而物耗少,物流量小,但附加值却很高。

如火箭用钨喷管,喷涂陶瓷涂层后,其使用寿命提高上百倍;高压泵柱塞表面喷涂0.3~0.5 mm厚的陶瓷涂层,其使用寿命比惯用的镀硬铬柱塞提高6倍。

(6) 制造陶瓷复合粉末的方法多,调整涂层成分比较容易。

制造陶瓷复合粉末的方法有熔炼-破碎法、烧结法、团聚或喷雾干燥法、包覆法、化学反应共沉积法、溶-胶法、团聚等离子体球化法、自蔓延法等,能够配制多种组分和配比的陶瓷复合粉末,调整涂层成分比较容易。

(7) 可以不受工件尺寸和施工场所的限制。

喷涂陶瓷涂层的产品可以是短、小、轻、薄的制品,如氧探测器、固体燃料电池等;也可以是重型、大型制品,如大型液压缸用超大型陶瓷涂覆活塞杆,长达16 m,重达10 t以上。

既可在热喷涂工厂内施工,也可在现场施工。

(8) 陶瓷涂层沉积速率较快,涂层厚度可控。

热喷涂技术沉积陶瓷涂层的沉积速率比PVD、CVD、电火花沉积等要快,通常为2~5 kg/h。

采用水稳等离子喷涂Al2O3,沉积速率可高达55 kg/h,涂层厚度可达20 mm。

而微束等离子喷涂,其厚度仅有十几微米。

采用电脑控制的超细粉末送粉器,能够将涂层厚度误差控制在10 μm左右。

(9) 陶瓷涂层的可加工性好,且涂层损坏后,金属基体还可再使用,再喷涂陶瓷涂层。

(10) 成型容易。

能够在薄壁件、空心件和异形件表面喷涂陶瓷涂层,也可实现制品局部喷涂陶瓷涂层强化。

(11) 容易与原有金属加工的工装条件结合,实行企业的技术改造。

热喷涂陶瓷涂层并非十全十美,陶瓷材料有质脆的固有弱点,与金属材料的热物理性能(如膨胀系数、热导率等)差别大,陶瓷涂层与基体材料的结合主要为机械嵌合等缺陷,使陶瓷涂层不能应用于受冲击,高应力和强疲劳等工况条件。

3 热喷涂高性能陶瓷涂层的典型应用 机械制件品种成千上万,使用工况千差万别,按其典型工况分述如下:3.1 高 温 热喷涂耐高温陶瓷涂层最能体现热喷涂技术特点,应用效果最突出,是影响最大的一个应用领域。

3.1.1 热障涂层(TBCs) 燃气轮机的受热部件,如叶片、喷嘴和燃烧室处于高温、氧化和高速气流冲蚀等恶劣环境中。

对于承受温度高达1 100 ℃的燃气轮机部件,已超过了镍基高温合金使用的极限温度(1 075 ℃)。

有效办法就是涂覆绝热性好的高熔点陶瓷涂层,为高温合金基体穿上“防火铠甲”,起绝热屏蔽作用。

这称为热障涂层。

热障涂层的基本要求是:(1) 耐高温;(2) 抗高温氧化;(3) 与金属基体结合牢固;(4) 热导率低,绝热性好;(5) 热膨胀系数与金属基体匹配好,耐热循环次数高。

实践表明,采用MCrAlY合金作粘结底层,喷涂Y2O3部分稳定的ZrO2绝热陶瓷涂层,涂层坚硬、致密,抗高温燃气冲蚀和抗热震性能优异,即使在1 650 ℃高温下长期使用,其热稳定性和化学稳定性都很好。

Y2O3ZrO2中加入少量CeO能进一步改善涂层的抗热震性能。

在使用温度更低一些的情况下,可采用MgO或CaO稳定的ZrO2作热障陶瓷障碍层。

对热障涂层的粘结底层进行预氧化处理,对热障陶瓷涂层进行渗铝处理,对面层陶瓷涂层进行激光重熔改性处理以及发展多层或梯度功能涂层,是热障涂层领域的一些最新发展。

热障涂层主要用于航空、舰船及陆用燃气轮机的受热部件,现正推广应用于民用内燃机、增压涡轮、冶金工业用喷氧枪等领域。

3.1.2 可磨耗密封涂层 现代航空发动机采用压气机使空气增压升温,高温压缩空气进入燃烧室使燃料充分燃烧是提高发动机的功率和热效率的主要措施之一。

采用热喷涂技术在压气机涡壳内表面喷涂可磨耗密封涂层,与压气机叶片尖部的硬质涂层形成一对可磨耗密封磨损副,在运行过程中能形成理想的径向气流间隙,获得最大的压差,从而显著提高发动机的功率,降低航空汽油的消耗,提高发动机整机一次试车合格率。

这是热喷涂技术在航空发动机领域重大的应用成果之一。

随着压缩空气温度的逐级升高,可磨耗密封涂层的使用温度从300 ℃提到1100 ℃,现代可磨耗密封涂层的最高温度已达1350 ℃。

AlSi-聚苯脂、镍/石墨、Ni/硅藻土、NiCrAl/BN、Y2O3.ZrO2-BN等复合粉末系列材料已获得成功的应用。

其中,尤以高温可磨耗密封涂层的工作条件最为恶劣,要承受1 000~1 350 ℃的高温,遭受2~3倍音速的高温气流的冲蚀,受到超过300 m/s线速度的叶片尖部刮削而不会发生剥落。

因此,除了必须具备耐高温涂层应有的耐高温、抗氧化、耐热震、呈化学惰性、结合牢固的性能外,其最主要的特点就是质软(通常涂层的表面洛氏硬度在50~80 HR15Y)、多孔(孔隙率约为25%~30%)。

热喷涂可磨耗密封涂层技术可用于压缩机行业的旋转压气部件的间隙控制等民用工业领域。

3.1.3 抗高温粘着磨损涂层 退火炉辊、热处理炉炉辊、连铸机拉伸辊、支承辊、烧结炉辊等高温辊子,多在800~1 200 ℃高温下运行。

在这样的高温下,钢铁软化并在表面生成氧化铁鳞,同时炉辊的高温硬度也显著降低。

当软态的高温钢件特别是钢带在炉辊上运动甚至轻微滑动时,就会因高温粘着而产生结瘤,这种结瘤在剪切力的作用下脱落为磨料,使钢件(带)表面产生划痕、划伤、犁沟、凹陷等缺陷。

这些缺陷在后续的表面光轧辊上往往难以消除,将最终影响热轧钢带的质量。

采用高速燃气火焰喷涂(HVOF)、爆炸喷涂(DGS)或等离子喷涂技术,在高温炉辊表面喷涂特种陶瓷或金属陶瓷涂层,具有优异的耐高温、抗氧化、抗粘着、防结瘤和自清理净化性能,既可显著提高炉辊使用寿命,又能生产表面光洁质量优良的钢材,如优质硅钢板、优质汽车薄板和热浸镀薄板等。

热轧不锈钢带退火炉炉辊,喷涂含BN 的金属陶瓷涂层,其耐高温磨损性能可提高4倍以上。

在日本,钢铁工业应用热喷涂技术的主要对象是各种辊子,热喷涂的辊子占全部热喷涂部件的85%以上,具有极其显著的技术经济效果。

如退火炉导辊,过去平均每月停机检修30 min,喷涂后则可保持3年内不检修,并极大地提高了带钢的品质。

日本钢铁公司热喷涂退火炉辊的比率,从1982年时的20%上升到1989年的100%,而带钢因结瘤等引起的废次品率则由80%下降到0。

3.1.4 抗高温熔融金属或熔体侵蚀涂层 各种金属熔炼用炉衬材料,基本上都是陶瓷耐火材料,这是因为它不仅具有熔点高、高温化学性能稳定等特点,还具有与熔体润湿角小、甚至不润湿的特点。

利用这些特性,对在熔池内使用的金属制件如热浸镀槽内的沉没辊、稳定辊,熔池搅拌器、吹管、热电偶套管、热压铸模具等表面,喷涂耐火陶瓷或金属陶瓷涂层,就能获得性能优异的耐高温熔融金属或熔体侵蚀涂层。

例如,热浸镀铝槽内的沉没辊和稳定辊,由于铝液具有极高的化学活性,能与多种金属发生铝热反应形成金属间化合物,被称为金属的“溶剂”。

因此,金属合金炉辊在镀铝槽中腐蚀极快,使用寿命仅5~10天。

采用热喷涂特种陶瓷涂层,德国人认为是唯一有效的解决办法,使用寿命可提高到20~30天。

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