什么是熱噴涂
cccc熱噴涂是指一系列過程,在這些過程中,細微而分散的金屬或非金屬的涂層材料,以一種熔化或半熔化狀態,沉積到一種經過制備的基體表面,形成某種噴涂沉積層。涂層材料可以是粉狀、帶狀、絲狀或棒狀。熱噴涂槍由燃料氣、電弧或等離子弧提供必需的熱量,將熱噴涂材料加熱到塑態或熔融態,再經受壓縮空氣的加速,使受約束的顆粒束流沖擊到基體表面上。沖擊到表面的顆粒,因受沖壓而變形,形成疊層薄片,粘附在經過制備的基體表面,隨之冷卻并不斷堆積,最終形成一種層狀的涂層(見圖1、圖2)。該涂層因涂層材料的不同可實現耐高溫腐蝕、抗磨損、隔熱、抗電磁波等功能。自1908年瑞士工程師Max Ulrich Schoop發明熱噴涂以來,該工藝得到不斷完善和發展。今天,熱噴涂作為一項高科技工藝已廣泛應用于航天、汽車、能源、鋼鐵、冶金、造紙、機械維修、市政建設等諸多領域。在中國,熱噴涂還是連續四個"五年計劃"推廣的科學項目。
圖1.
6 U$ S5 d/ l3 Q- D: d
圖2.
cccc在工程、機械的表面領域,熱噴涂技術是最有效、最省錢和最直接的增強表面功能和工藝參數的方法。能夠通過熱噴涂手段改進和提高的表面種類幾乎是無限的。通過噴金屬、陶瓷、合金、重熔等等工藝手段,工程表面的功能概念得以延伸。
cccc可選擇多種多樣的熱噴涂設備和方法,無論是手持的或是裝在機器上的。熱噴涂的工藝也涵蓋各種選擇:火焰粉末噴涂、火焰線材噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、超音速火焰噴涂、可控氣氛下的等離子噴涂、真空等離子噴涂等。
) \( P, K/ W& wcccc很多行業都在采用熱噴涂工藝提高設備或零件的使用壽命、改進表面工藝參數以及降低生產和維修成本。熱噴涂的功能包括:
2 L. u% P: `) ?4 L9 j0 _# ~各種熱噴涂工藝的比較
7 h$ }' e2 r7 F, ~1 {
涂層類型 | 火焰線材噴涂 | 火焰粉末噴涂 | 超音速火焰噴涂 | + u+ H5 K+ Z! s; L3 t. w! V電弧噴涂 | : I/ N( V; K6 k% _3 i等離子噴涂 | . N8 b" b& o" I3 H低壓或真空噴涂 |
氣體問度 103 oC (103 oF) | ||||||
全部涂層 | 0 N2 n. }& G8 ^ ~6 i& B3 (5.4) | 5 y' W- r% v" G/ ~9 {( U" Z
3 (5.4) | $ c0 `, H8 A9 T" r# M1 @
2 - 3 (3.6 - 5.4) | 6 _; R, D# {. J8 }8 y( j: `# k3 B
N/A | 12 - 16 (21.6 - 28.8) | 9 o+ L& \& j" D" i5 i, U
10 - 80 (18 - 144) |
結合強度 MPa (103 psi) | ||||||
金屬 | 14 - 28 (2 - 4) | ) q! o6 N$ J L) z: z; `* w
14 - 21 (2 - 3) | 2 r9 I) P4 V1 z' {
48 - 62 (7 - 9) | # u% u. y1 l1 Y7 p5 p+ n% V
28 - 41 (4 - 6) |
22 - 34 (3 - 5) | : N* ~" ?/ M' M
100 - 400 (14 - 57) |
有色金屬 | 7 - 34 (1 - 5) | . J9 B$ D( D4 r% E* ]1 v
7 - 34 (1 - 5) |
48 - 62 (7 - 9) |
14 - 28 (2 - 7) | / O" c6 m/ M, `& U6 N5 I
14 - 28 (2 - 7) |
400 - 750 (57 - 107) |
自熔合金 | --- | 83+ (12+) | 62 (9)** | --- | 7 a$ }1 W0 u5 O+ a--- | --- |
陶瓷 | ; A% n" K3 B: m( j& z/ F--- | 6 a6 ~1 d6 o: e5 J14 - 32 (2 - 5) |
--- | --- | 7 |' O# Z; J( h, F& V) S9 a ^21 - 41 (3 - 6) |
25 - 55 (4 - 8) |
碳化物陶瓷 | --- | 2 R ~2 K+ h* R$ F9 J34 - 48 (5 - 7) | ( _2 x# R' i& V' q1 A
83+ (12+) |
--- | : m9 T9 b' ^9 G, C# V8 y- a( R55 - 69 (8 - 10) |
500 - 100 (9 - 14) |
6 X& ~9 H) |4 q0 Z, _& i% H# K/ Q
致密度, % | ||||||
金屬 | 85 - 90 | 85 - 90 | - H; f1 r/ G G- ]95 - 98+ | $ G, m/ h" Q. E8 \85 - 95 | ' ]% E( h& P6 T6 U$ X4 S. T90 - 95 | 5 c# d7 v2 I: d& M0 ?' r+ z97 - 99+ |
有色金屬 | 0 F: Z7 v' e) Q5 ~8 L5 V& e85 - 90 | 4 ~- M+ N& U! Y O6 H85 - 90 | % U; z$ ], y O95 - 98+ | 85 - 95 | " I! B6 N. v9 v) K! R9 y90 - 95 | % t& w; v# D: b" ^97 - 99+ |
自熔合金 | 0 q$ a# w! U7 b; |! @; u* t--- | * x# W$ F# L0 b H- A100* | , i( m- B- l; C) \0 i98+** | --- | --- | 6 H9 B6 p3 L2 R# c! }--- |
陶瓷 | --- | 90 - 95 | # X* q" G( m+ @' `: Y9 {/ }, z& h--- | / p( h$ P5 H2 v- o: z- ?--- | - s$ v# r1 r6 A+ O90 - 95+ | : O0 l+ }, u Z" q95 - 98 |
碳化物陶瓷 | --- | - G* B5 d, C. h* v- |0 g( T85 - 90 | 95 - 98+ | 2 t7 r" _& Q4 J* |* \--- | 9 i( R: U$ n c" w0 Z90 - 95+ | 95 - 98+ |
硬度 | ||||||
金屬 | & m& ?! X1 j! } N3 c( D+ d" l84Rb-35Rc | 80Rb-35Rc | , R0 i. @# J e- A5 T* ]" D2 |+ J90Rb-45Rc | : j6 k" g1 u& T3 A85Rb-40Rc | 1 V$ C, t( O$ k2 g/ N3 ~9 [80Rb-40Rc | 30Rc-50+Rc |
有色金屬 | 95Rh-40Rc | , O+ G- v! a: ~2 X) ~2 C30Rh-20Rc | , o& ?- J, `( S100Rh-55Rc | 40Rh-35Rc | 40Rh-50Rc | ! v& y3 P4 ?; ]$ L U& G+ a. d, U45Rc-55Rc |
自熔合金 | --- | 30 - 60Rc | 5 _7 r* h6 i1 b' O4 v- @50 - 60Rc | # M. S6 i% I3 w# ^% o# D* J m; f8 q--- | ; I$ X. c. t6 ~4 U$ n" A! Z--- | 8 w( q1 L& i+ y# J2 C1 f* ]* z0 Z- `--- |
陶瓷 | --- | 40 - 65Rc | --- | --- | 45 - 65Rc | 50 - 70+Rc |
碳化物陶瓷 | --- | & I( f! f# o4 [ a. p45 - 55Rc | 9 b: h( ^5 o& L' k, y55 - 72Rc | --- | 50 - 65Rc | 9 l8 h6 `: x/ @9 q! {% k$ A+ G50 - 70+Rc |
+ {9 s8 F' R ~ Y. S
滲透性 | ||||||
金屬 | 高 | 中 | ' D9 C/ ~/ q) K+ A極小 | 中 | 中 | 無 |
有色金屬 | 7 w" t5 e& X1 r8 C3 H高 | 中 | 3 W0 B& A: @! @0 x) q/ m- v極小 | 中 | ! b0 W4 l. T* Z& `中 | 無 |
自熔合金 | 4 L" Q# @: n; ~& D0 S }( U--- | 無 | 0 _* U: J6 j! c0 [- [6 i極小 | --- | --- | 0 H" F& P X; R) v+ b--- |
陶瓷 | 8 p4 u' e7 R" M. a# L--- | + e: U1 F' d/ l, @3 L1 S5 \% ]中 | % G2 m8 ~3 L9 J0 q' W6 j# R--- | --- | 偏小 | * {+ M. j0 h' ~0 p, x, ~極小 |
碳化物陶瓷 | 9 ^, M8 { @5 B--- | 8 S, M- G$ f. m中 | , V: z: O; v! F) v極小 | --- | , n5 ~; c! ?# m偏小 | , O; R0 X' }! `! U& k極小 |
: D ]( e1 u+ w! N( l2 i8 x5 ?7 @) x0 M
涂層厚度限制 | ||||||
金屬 | 0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | e) l0 z1 ?. p* i
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) |
0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) |
0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) | ; o- I' p$ g' F
0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) |
0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) |
有色金屬 | 8 C5 y; r) v3 @7 O. }: I8 z0 Y0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | n/ G( I, j) x: \; \
0.5 - 2.0 (0.02 - 0.08) | 0 X z8 I" P5 }/ ~& J
0.6 - 2.5 (0.025 - 0.1) | 0 B5 M1 J* ?9 _7 g2 h( O
0.5 - 2.5 (0.02 - 0.1) |
0.4 - 2.5 (0.015 - 0.1) | ) @8 v$ k4 O3 [0 o9 c8 I
0.05 - 10+ (0.002 - 0.5+) |
自熔合金 | " J5 U: D. X8 G8 m+ l/ S--- | 8 |- a5 {% W0 M5 F* }$ x$ f1 I0.4 - 2.5 (0.02 - 0.2) |
0.4 - 3.8 (0.015-0.15) |
--- | 9 [. h$ N5 ? X" r* V3 i1 Y; [--- | 0.1 - 15+ (0.004 - 0.6+) |
陶瓷 | + ^* e3 G, y' w4 ^& l--- | 0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) |
--- | --- | (0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) | 3 S# N6 ?% E3 N
0.05 - 10+ (0.002-0.25+) |
碳化物陶瓷 | --- | 0.4 - 0.8 (0.015 - 0.1) |
0.4 - 5.0+ (0.015-0.2+) |
--- | 8 I, Q2 A: @- |* m2 o% J(0.4 - 5.0 (0.015 - 0.2) |
0.05 - 10+ (0.002 - 0.4+) |
* 自熔性涂層(2) 超音速火焰噴涂
** 非自熔性涂層(1)可控氣氛下的噴涂
) \: w6 I8 t% P i" j. i; p. j1 p熱噴涂設備的主要組成部分
$ ?$ d' U* @ f; z) Q$ \; @5 H3 s8 J& n
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