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论述主要热喷涂技术-金属粉末喷涂(碳化铬,碳化铪喷涂)

2015-07-23

 

  目前,热喷涂技术主要有等离子喷涂、电弧喷涂及火焰喷涂和金属粉末喷涂(碳化铬,碳化铪,碳化铌,碳化铬,碳化钽,碳化钒喷涂)等。

    

  2.1等离子喷涂

    由于等离子喷涂几乎可喷涂各种材料,且工艺较简单,碳化铬,碳化铪涂层与基体结合良好,故得到了广泛应用。但喷涂工艺相关大量参数的控制较为复杂,成为等离子喷涂获得优质涂层的主要障碍。过去研究的主要方面之一是提高喷枪性能,包括对电极烧蚀以及由流体动力性能和电弧性能引起的等离子射流不稳定性的研究。现在通过对湍流等离子射流的模型分析后认为,射流是由相互作用着的运动方向相反的冷热两部分流体组成的双流体系统。由于实验中观察到的等离子射流具有波动现象,故对等离子射流中温度场和速度场分布的实验数据和理论分析的比较还有一定困难。目前研究的另一方向是研究涂层形成的过程,包括涂层间的结合、涂层与基体的结合、气孔率及未融粒子的控制等。这些研究的最终目标是为等离子喷涂的全过程控制及自动化奠定基础。

    
 
  2.2电弧喷涂

    电弧喷涂是一种经济、可靠的热喷涂工艺,喷涂材料一般只限于金属和合金,可对多种基体进行喷涂。应用范围包括耐磨涂层、结构防腐涂层和磨损零件的修复等,今后还可能应用于封严领域。现在对电弧喷涂研究的主要方面是对管状金属粉芯丝材的研制开发。当前的研究工作主要集中在如何实现喷涂过程的自动控制。

    

  2.3火焰喷涂

    传统的火焰喷涂是用可燃性气体的燃烧火焰作热源,将喷涂材料(碳化铬,碳化铪,碳化钒,碳化铌,碳化钽)加热至熔化并喷射到基体表面上形成涂层。现在,针对火焰喷涂的工艺、设备的开发、不断研制新的火焰喷涂方法。高速氧燃料喷涂(HVOF)是火焰喷涂的一个主要技术领域。这一工艺早期由联合碳化物公司开发,并于1953年发明了用氧—乙炔燃料的D-Gun系统。随后出现的采用氧—丙烷、氧—丙烯氧—氢作燃料的JetKoteTopGunCDS等,使这一工艺的技术水平得到不断提高。目前,PRAXAIR公司又推出了JetStar高速空气燃料喷涂技术及高速燃烧丝喷枪。它使用的燃料是液体燃料如煤油、柴油等;助燃物是工业用压缩空气并用它来冷却喷枪,避免了许多HVOF喷枪对附加冷却的要求,减少了操作费用。JetStar系统使用19L/h的液体燃料及4m3/min的压缩空气,运行费用仅为每小时7美元,而使用氧—煤油为每小时29美元,氧—乙炔为每小时38美元,氧—氢为每小时85美元。PRAXAIR公司开发的另一新工艺为使用丝材而不是粉末的FlameStarⅢ型高速燃烧丝喷涂(HVCW)工艺。目前,该公司正在探索与高喷涂质量相匹配的最佳均匀送丝速度。EUTECTIC公司最近也凭借他们的第一套高速撞击熔化(HVIF)工艺系统进入HVOF行列。该公司的新TeroJet系统利用入口处氧气的高压(2MP)来获得气体的充分燃烧和高的粒子速度。据EUTECTIC公司介绍,当缓慢加热的粒子达到610m/s的高速时,会产生结合良好、结构致密的涂层。该系统轻便小巧且操作简单,只需输入氧气压力、空气压力和送粉轮转速等3个参数。该工艺使用煤油作燃料,喷枪采用水冷方式。TeroJet系统的运行费用要比使用氢气或乙炔作燃料的设备每小时少20美元。据介绍其喷涂速度和沉积效率与HVOF相当。PRAXAIR公司的超极D-Gun工艺生产的涂层的结合强度可达210MPa。试验结果表明,涂层的抗磨性能、耐腐蚀性能及抗微振磨损的性能均比爆炸喷涂提高很多。

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