熱噴涂技術(shù)的研究進(jìn)展

特點(diǎn)a.能賦予基體以多種功能的外表；b.設(shè)備輕便，可現(xiàn)場(chǎng)施工；c.除噴焊外，對(duì)基材加熱溫度較低，工件變形小，金相組織及性能變化也較小。d.噴涂操作的程序較少,施工時(shí)間較短,效率高,比較經(jīng)濟(jì)。2.電弧噴涂電弧噴涂是以電弧為熱源,將熔化的金屬絲用高速氣流霧化,并以高速?lài)娚涞焦ぜ獗硇纬赏繉拥囊环N工藝。電弧噴涂過(guò)程可分為三個(gè)階段:熔滴形成及霧化階段;熔滴飛行階段;熔滴撞擊基體,相互交錯(cuò)粘結(jié)形成涂層階段電弧超音速?lài)娡渴疽鈭D電弧噴涂的特點(diǎn)應(yīng)用：1.重大件的修復(fù)：軸類(lèi)零件修復(fù)；造紙烘鋼的修復(fù)；航天發(fā)動(dòng)機(jī)的修復(fù)2.嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下的大面積防蝕涂層；3.裝飾涂層4.填平和修補(bǔ)焊縫缺陷等離子噴涂等離子及等離子弧的產(chǎn)生常規(guī)狀態(tài)下原子是呈電中性的,氣體在常溫狀態(tài)下也是不導(dǎo)電的,但是如果外界通過(guò)改變條件給予氣體分子或原子分子以相當(dāng)?shù)哪芰繒r(shí),就會(huì)造成電子脫離原子成為自由電子而帶正電荷,這就是所謂的氣體產(chǎn)生電離的現(xiàn)象,這也就是等離子噴涂的等離子體和等離子弧的產(chǎn)生原理。等離子噴涂原理等離子噴涂特點(diǎn)1.超高溫特性，便于進(jìn)行高熔點(diǎn)材料的噴涂。2.噴射粒子的速度高，涂層致密，粘結(jié)強(qiáng)度高。3.由于使用惰性氣體作為工作氣體，所以噴涂材料不易氧化。等離子噴涂研究進(jìn)展等離子噴涂三陰極等離子噴涂高能等離子噴涂微等離子噴涂懸浮等離子噴涂超音速電弧與火焰噴涂三陰極等離子噴涂

噴槍由3個(gè)陰極和由幾個(gè)被絕緣的環(huán)體串聯(lián)組成的噴嘴組成,只有離陰極相對(duì)遠(yuǎn)的最后一個(gè)環(huán)體作為陽(yáng)極工作。由于從3個(gè)陰極到同一個(gè)陽(yáng)極產(chǎn)生的3個(gè)獨(dú)立電弧的長(zhǎng)度穩(wěn)定不變,3束等離子射流在匯流腔內(nèi)會(huì)聚成一束主等離子流,形成空心管狀射流從噴嘴噴出,從而產(chǎn)生了穩(wěn)定的等離子噴射。穩(wěn)定性有明顯改善,可以進(jìn)行均質(zhì)粉末加工,并有較高的沉積率和送粉率

三陰極等離子噴涂示意圖高能等離子噴涂

100HE高能等離子噴槍噴涂WC-Co涂層的粒子平均速度可達(dá)527m/s;同時(shí)還具有較高的噴涂效率(可達(dá)200g/min)和沉積效率(可達(dá)95%)微等離子噴涂

微等離子噴涂是20世紀(jì)90年代由烏克蘭巴頓焊接研究所開(kāi)發(fā)的,它的特點(diǎn)是具有層流等離子射流、發(fā)射角只有2°~6°(普通的等離子槍的發(fā)射角達(dá)10°~18°)、功率低(1~3kW)、基體受熱低、噪聲小(30~50dB),可在極薄的基體(如0.5mm厚的不銹鋼薄板或1.0mm厚的錳片)上進(jìn)行噴涂。這種噴涂方法的功率雖低,但能量集中,其束斑直徑小于5mm,所以仍可噴涂各種材料,特別適宜制備小零件及薄壁件的精密涂層,且該設(shè)備重量輕,適合于現(xiàn)場(chǎng)的維修工作。懸浮式送粉等離子噴涂懸浮式等離子噴涂示意圖反響等離子噴涂反響等離子噴涂是對(duì)真空等離子噴涂進(jìn)一步改進(jìn)的結(jié)果,該方法在真空等離子噴涂過(guò)程中,在噴嘴出口處的等離子射流中參加反響氣體(如N2),反響氣體與加熱中的噴涂顆粒相互作用,進(jìn)而得到新的生成物。例如,用這種方法可以獲得TiN涂層,它是靠噴涂鈦粉和注入N2反響后得到的,其工作原理如下圖。TiN具有高熔點(diǎn)、高硬度、耐磨、耐蝕等特點(diǎn),并且還具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和超導(dǎo)性。反響等離子噴涂制備TiN涂層克服了傳統(tǒng)的物理或者化學(xué)氣相沉積(PVD及CVD)工藝制備TiN涂層,存在沉積速率低、涂層厚度過(guò)薄的缺點(diǎn),可制備納米晶TiN涂層,涂層厚度可達(dá)500μm。反響等離子噴涂示意圖PROTAL預(yù)處理工藝在常規(guī)的熱噴涂工藝中基體需要去油和主要用金鋼砂噴砂處理。相反,PROTAL預(yù)處理工藝采用高能量激光束與基體外表相互作用,減少基體與熔融粒子碰撞前的氧化層和其它污染,僅10ns的短暫脈沖的使用,使基體外表第一批原子層燒蝕而獲得無(wú)污染的外表,其工作原理如下圖。這種噴涂