四川非金属热喷涂工艺

涂层材料的选择

**常用的热喷涂材料和一些典型的应用。选择满足要求的合适的材料需要依靠对应用环境和材料相关知识的了解。

热喷涂工艺的选择

各种热喷涂工艺的热能由火焰的温度决定，喷涂颗粒的速度由气体速度决定。各种热喷涂工艺性能的比较。等离子喷涂工艺的温度比较高，特别适合喷涂高熔点材料，如陶瓷材料，HVOF工艺的动能较高，并且相对热能较低，适合于喷涂碳化钨系材料。

典型的热喷涂涂层功能

2.6.1  耐磨防护

常采用陶瓷、碳化物材料，如WC/Co、WC/CoCr。

2.6.2  耐腐蚀防护

低碳的、纯铁和铸铁材料易受腐蚀，因此常需要表面防腐。一般采用火焰喷涂Al或者Zn。这主要的应用领域是桥梁和近海结构。耐高温氧化腐蚀，常采用的材料为MCrAlY，采用的喷涂工艺为气氛控制等离子喷涂。

2.6.3  隔热和绝缘

陶瓷材料是极优异的隔热和电绝缘材料，他们也兼具良好的氧化和耐磨性能。这些特性对发动机和燃气涡轮组件也非常有用，可用于制备热障涂层，用于降低基体表面的温度，从而延长使用寿命。另一方面，由于减少了运行时的热损失，所以提高了使用效率。这种涂层体系一般有抗高温氧化的MCrAlY底层和陶瓷面层组成。YSZ是**常被使用的面层材料，因为其具有优异的抗热震性能。 四川非金属热喷涂工艺

    可较方便地获得超硬合金、各种陶瓷或金属陶瓷涂层以及各种功能涂层，且涂层相对于整体高级材料而言材料用量少，比起整体提高材质无疑要经济得多，因此可大胆使用贵重材料，其成本不会增加很多，而材料的表面性能却能得到大幅提高，经热喷涂修复的零件使用寿命一般可以达到甚至数倍超过新品。03热喷涂技术未来发展趋势与展望从未来的发展趋势看，热喷涂系统工程的研究将越来越受到人们的重视。目前许多国家都加强了对热喷涂系统工程的研究，即从失效分析入手，通过对表面预处理，喷涂设备、喷涂材料及喷涂工艺的优化，制定出热喷涂实施工艺计划。在发展过程中，热喷涂技术与其他学科相互交叉渗透形成了新的表面处理工艺。未来热喷涂技术可能在以下方面发展：（1）在喷涂材料的选择方面：火焰喷涂技术、等离子喷涂技术和超音速火焰喷涂技术所采用的粉末型喷涂材料还将是市场需求主流，电弧喷涂技术和冷喷涂技术喷涂材料的选择虽然有一定的局限性，但未来随着工艺进步与更新，还将得到进一步拓展。（2）在涂层与基体的结合强度方面：冷喷涂、超音速火焰喷涂、超音速等离子喷涂和LPPS-TF涂层等与基体的结合强度相对较高的方法，将发挥更大的作用。。四川非金属热喷涂工艺

    热喷涂技术是目前工业发展中不可或缺的一项金属表面修复技术，随着工业经济的不断发展，金属表面腐蚀磨损问题越来越突出，由于表面腐蚀磨损所产生的经济损失也在不断增加。金属热喷涂技术是通过喷涂技术在金属工件表面制备防腐耐磨、耐高温、抗氧化等功能性涂层，从而增强工件的表面强度，提高其使用寿命。金属热喷涂技术被各大行业范围广认可，其主要工艺特点如下：1、可以在各种材料上喷涂涂层，如金属、陶瓷、玻璃等表面都可以进行表面热喷涂修复。2、喷涂材料范围广，如金属、陶瓷、非金属矿物质以及这些材料组合成的复核粉末材料等。3、采用复合涂层等工艺，可以将性能不同的两种以上的材料制成具有优异综合性能的涂层，如耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、绝缘、密封等特殊功能涂层。4、一般不受喷涂件尺寸和施工场地的限制，既可以对大工件进行喷涂，也可以进行局部喷涂，施工方便。5、喷涂涂层厚度可以控制，从几十微米到几毫米都可以，而且耗用的材料少，所制备的涂层功能性强，收效大。

    热喷涂金属涂层与基体的结合强度，决定了涂层的防护效果，例如：机械结合是通过高速粒子撞击，使粒子微变形，然后进行咬合来达到表面结合的效果；而热喷涂技术下涂层与基体的结合，是通过高速、高温、熔融或者半熔融的粒子撞击到基体表面，形成一种防护涂层，这样形成的金属涂层结合强度更高，使用效果更好一些。那么，常见的热喷涂涂层都有哪些缺陷呢？1、涂层剥落：这是因为冷却时涂层与基体的收缩不一致，涂层中产生拉应力，当结合强度低于涂层的拉应力时，容易导致涂层剥落；2、裂纹：与涂层剥落一样，当涂层中的拉应力小于基体的结合强度而有大于涂层的抗拉强度时，涂层容易裂开，产生裂纹；3、多孔疏松：受喷涂材料、速度等影响，导致孔隙率比较大。那么导致涂层质量问题的主要因素有哪些呢？1、受喷涂工艺影响：不同的热喷涂工艺，其温度和速度都是不一样的，线材喷涂材料或者粉末喷涂材料在不同工艺下形成的涂层也有所差异；2、受喷涂材料影响：不同的喷涂材料在热喷涂技术下会形成不同的防护涂层，材料的成分也相应的决定了涂层结合强度、孔隙率以及各项指标的高低。金属热喷涂技术不仅能有效提高机械表面的使用强度，还可以对机械进行表面防护。

    当击中基板时颗粒的超快速度形成非常密集、牢固的涂层（图5）。击打基板时，即使颗粒没有完全熔融，颗粒的超高动能也可确保足够的机械结合。因此该喷涂方法尤其适合喷涂带有碳化物的涂层。典型应用包括空气引擎涡轮机部件和阀门上的碳化钨涂层，以及具有抗氧化性能的镍铬涂层。等离子喷涂是Z常见的热喷涂层方法，作为大气等离子喷涂(APS)应用或在受控的大气条件下喷涂。阴极与喷枪的环列喷嘴之间形成电弧。沿着电极的高流速气体混合物被电弧电离，从而形成等离子。该等离子流被推出喷嘴，涂层材料粉末在喷嘴中被注入等离子射流。等离子射流的热量和速度使颗粒快速熔化并加速，从而将颗粒推进到基板上并形成涂层。等离子涂层的结构密度比火焰喷涂层大（比较图3和图6）。等离子喷涂的优势在于可以喷涂陶瓷或难熔金属等高熔点材料。这是一种通用型喷涂方法，可产生高质量涂层，适合多种应用，包括牵引表面上的涂层，涡轮机燃烧室、叶轮和叶片上的热障涂层，植入物的生物相容羟基磷灰石涂层以及印刷辊上的陶瓷涂层。热喷涂层的制备难点切割：夹持带有喷涂层的工件以将其切开可导致脆性涂层出现裂缝或压缩非常柔软的涂层。四川非金属热喷涂工艺

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    镶样：具有高收缩率的冷镶嵌树脂可导致涂层损坏且基板附着性较差；由于收缩间隙，树脂不支持涂层，从而可导致涂层在研磨和抛光过程中层离。研磨和抛光：倒角可导致抛光不均匀，从而在后续错误地解读涂层密度（图7）。涂层与基板之间的起伏形成这可能被错误解读的阴影（图8）。对于以金相方式制备的喷涂层，如何评估真实的孔隙率仍然有争议，因为如果未正确执行金相研磨和抛光，可能引入不应在涂层结构中出现的人为失误。例如，在金属或金属/陶瓷涂层中，较软的金属在研磨过程中进入孔隙，如果未适当抛光，可能掩盖真实的孔隙率（参见图a-c）。相比之下，陶瓷涂层较脆，颗粒在研磨过程中离开表面。如果未彻底抛光，这些离开的颗粒将给人留下孔隙率高的错误印象（参见图d-f）。关于热喷涂层的制备建议由于存在许多不同的喷涂材料并且有时材料的组合不同寻常，因此了解正确的喷涂和基板材料十分重要。这有助于评估材料在经历机械磨损时的行为。由于不同喷涂工艺产生不同的涂层密度和结构，因此为了预估预期的孔隙度和氧化物含量，了解在具体样品使用的喷涂方法将有所帮助。切割：切割轮的选择基于基板材料，基板材料通常为金属。较松散结合（软）的切割轮优于密集结合。四川非金属热喷涂工艺

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