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                  熱噴涂方法分類及工藝原理簡介

                  2018/12/24

                  一熱噴涂

                  熱噴涂作為新型的實用工程技術已逐漸被人們認識和使用到各個領域中為我們的生產生活做出巨大貢獻。

                  平常接觸較多的一種分類方法是按照加熱噴涂材料的熱源種類來分的,按此可分為:①火焰類,包括火焰噴涂、爆炸噴涂、超音速噴涂;②電弧類,包括電弧噴涂和等離子噴涂;③電熱法,包括電爆噴涂、感應加熱噴涂和電容放電噴涂;④激光類:激光噴涂。

                  二火焰類噴涂

                  1、火焰噴涂:火焰噴涂包括線材火焰噴涂和粉末火焰噴涂。

                  火焰噴涂法:它與絲壓縮空氣或氣流加速裝置來提高顆粒速度;也可以采用將壓縮氣流由空氣改為惰性氣體的辦法來降低氧化程度,但這同時也提高了成本。如超音速火焰及亞音速火焰噴涂。

                  2、爆炸噴涂

                  爆炸噴涂:利用氧氣和乙炔氣點火燃燒,造成氣體膨脹而產生爆炸,釋放出熱能和沖擊波,熱能使噴涂粉末熔化,沖擊波則使熔融粉末以700~800m/s的速度噴射到工件表面上形成涂層。

                  在爆炸噴涂中,當乙炔含量為45%時,氧-乙炔混合氣可產生3140℃的自由燃燒溫度,但在爆炸條件下可能超出4200℃,所以絕大多數粉末能夠熔化。粉末在高速槍中被輸運的長度遠大于等離子槍,這也是其粒子速度高的原因。

                  3、超音速噴涂

                  為了與美國碳化物公司的爆炸噴涂抗爭,上世紀60年代初期,美國人J.Browning發明了超音速火焰噴涂技術,稱之為"Jet-Kote",并于1983年獲得美國專利。近些年來,國外超音速火焰噴涂技術發展迅速,許多新型裝置出現,在不少領域正在取代傳統的等離子噴涂。在國內,武漢材料保護研究所,北京鋼鐵研究總院,北京鈦得新工藝材料有限公司等也在進行這方面研究,并生產出有自己特色的超音速噴涂裝置。。

                  三電弧類噴涂

                  1、電弧噴涂:

                  電弧噴涂:在兩根焊絲狀的金屬材料之間產生電弧,因電弧產生的熱使金屬焊絲逐漸熔化,熔化部分被壓縮空氣氣流噴向基體表面而形成涂層。電弧噴涂按電弧電源可分為直流電弧噴涂和交流電弧噴涂。直流:操作穩定,涂層組織致密,效率高。交流:噪音大。電弧產生的溫度與電弧氣體介質、電極材料種類及電流有關(如Fe料,電流280安,電弧溫度為6100K)。但一般來說,電弧噴涂比火焰噴涂粉末粒子含熱量更大一些,粒子飛行速度也較快,因此,熔融粒子打到基體上時,形成局部微冶金結合的可能性要大的多。所以,涂層與基體結合強度較火焰噴涂高1.5~2.0倍,噴涂效率也較高。電弧噴涂還可方便地制造合金涂層或“偽合金”涂層。通過使用兩根不同成分的絲材和使用不同進給速度,即可得到不同的合金成分。電弧噴涂與火焰噴涂設備相似,同樣具有成本低,一次性投資少,使用也方便等優點。但是,電弧噴涂的明顯不足,噴涂材料必須是導電的焊絲,因此只能使用金屬,而不能使用陶瓷,限制了電弧噴涂的應用范圍。近些年來,為了進一步提高電弧噴涂涂層的性能,國外對設備和工藝進行了較大的改進,公布了不少專利。例如,將甲烷等加入到壓縮空氣中作為霧化氣體,以降低涂層的含氧量。日本還將傳統的圓形絲材改成方形,以改善噴涂速率,提高了涂層的結合強度。

                  2、等離子噴涂:

                  等離子噴涂:包括大氣等離子噴涂,保護氣氛等離子噴涂,真空等離子噴涂和水穩等離子噴涂。等粒子噴涂技術是繼火焰噴涂之后大力發展起來的一種新型多用途的精密噴涂方法,它具有:①超高溫特性,便于進行高熔點材料的噴涂。②噴射粒子的速度高,涂層致密,粘結強度高。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。

                  3、真空等離子噴涂(又叫低壓等離子噴涂)

                  真空等離子噴涂是在氣氛可控的,4~40Kpa的密封室內進行噴涂的技術。因為工作氣體等離子化后,是在低壓氣氛中邊膨脹體積邊噴出的,所以噴流速度是超音速的,而且非常適合于對氧化高度敏感的材料。

                  4、水穩等離子噴涂

                  前面說的等離子噴涂的工作介質都是氣體,而這種方法的工作介質不是氣而是水,它是一種高功率或高速等離子噴涂的方法,其工作原理是:噴槍內通入高壓水流,并在槍筒內壁形成渦流,這時,在槍體后部的陰極和槍體前部的旋轉陽極間產生直流電弧,使槍筒內壁表面的一部分蒸發、分解,變成等離子態,產生連續的等離子弧。由于旋轉渦流水的聚束作用,其能量密度提高,燃燒穩定,因此,可噴涂高熔點材料,特別是氧化物陶瓷,噴涂效率非常高。

                  四電熱法

                  1、電爆噴涂:在線材兩端通以瞬間大電流,使線材熔化并發生爆炸。此法專用來噴涂氣缸等內表面。

                  2、感應加熱噴涂:采用高頻渦流把線材加熱,然后用高壓氣體霧化并加速的噴涂方法。

                  3、電容放電加熱:利用電容放電把線材加熱,然后用高壓氣體霧化并加速的噴涂方法。

                  五激光法

                  把高密度能量的激光束朝著接近于零件的基體表面的方向直射,基體同時被一個輔助的激光加熱器加熱,這時,細微的粉末以傾斜的角度被吹送到激光束中。

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