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高速喷涂和金属粉末喷涂的工艺特点及优势

2015-07-22




1)工艺特点

    
  参考文献报道的高速燃气喷涂时的燃气速度为1370~2930m/s。与之相应的喷涂粒子飞行速度为480~1020m/s。高速燃气焰流的典型温度取决于燃料种类及反应条件,在1650到2760℃之间。这差不多比等离子喷涂时的温度低10000℃。由于很高的燃烧室压力及较长的喷嘴长度,粒子在焰流中可以得到很好的加速与有效的热交换。不过,喷涂粒子仍难以加热到充分熔化的程度,更不会过热。而速度极高,有很大的动量的粒子在撞击基体表面时会发生足够的变形,使涂层非常致密,结合可靠,氧化物细小分散。粒子的加热时间取决于喷嘴的长度。依喷枪结构,喷涂材料的种类以及粒度分布的不同,喷嘴长度通常在75~305mm之间。粒子的加热程度对工艺过程十分关键。过分的加热会导致熔化的粒子黏附于喷嘴内壁,喷嘴内壁的堆积会严重影响喷涂的正常进行。防止这种堆积现象是高速燃气喷涂的一个重要问题。

   
2)喷涂材料(
碳化铪,碳化铬,碳化钒,碳化钛)

    
  高速燃气热喷涂技术始于碳化铬涂层,但是它可以实现任何金属、合金以及复合粉末的喷涂。喷涂材料(
碳化金属粉末喷涂)的种类与应用不断发展。为了得到最佳的喷涂效果,对于粉末粒子的粒度及其分布有相当苛刻要求。过分微细的粉末粒子会在焰流中熔化而沉积在长喷嘴的内壁,使喷涂工作不能长时间地连续进行。粉末的形态和制造工艺对其使用性能也有显著的影响,专用的喷涂粉末的沉积率通常可以达到70%~75%。现在商品化的高速燃气热喷涂已经有上百种。

   
1.优缺点及使用范围

   
   高速燃气喷涂的最突出的优点在于可以喷涂高质量的
碳化钛涂层。涂层致密,结合强度高,氧化物含量低。它用于航空与空间技术,泵及压缩机轴,阀门,密封面,造纸业的辊子以及石化工业中需要耐磨耐腐蚀的场合。HVOF比等离子喷涂层具有更高的结合强度,低氧化物含量,更好的耐磨性能以及更高的沉积率。由于涂层内应力较低,涂层可以更厚。而且HVOF喷涂时需要控制的参数只有等离子喷涂的一半,因而喷涂简单,涂层质量重复性好。

    
  由于HVOF的温度较低,一般说来不适于陶瓷材料的喷涂。但是有的喷涂枪(例如Top Gun,HV-2000)具有较高的加热能力,可以获得十分致密的陶瓷涂层。

    
  用HVOF涂层代替镀硬铬层已经取得很大的成功。这免除了非常困难的电镀废液处理问题,也解决了厚镀层(0.5mm以上)电镀的困难。

    
  HVOF带来的涂层质量的提高使热喷涂层的应用领域也有了新飞跃。喷涂的Inconel涂层已经成功地解决了某些应力腐蚀问题。用HVOF涂层取代耐腐蚀的堆焊层的工作也有乐观的进展。

    
  HVOF的缺点在于较高的使用成本与高噪音,为了在很高的粒子速度下对粒子进行足够的加热,它需要很高的热功率,从而需要非常高的燃料与氧气消耗量。相当比例的热能要损失于冷却水。例如JP-5000在工作时,冷却水带走80kW,占总燃烧热能的30%。很高的热功率也使工件基体受到强烈的加热。这需要通过强烈冷却基体。或用很高的枪与工件的相对移动速度来解决。这也进一步提高了使用成本。

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