热喷涂技术的研究进展

特点a.能赋予基体以多种功能的外表；b.设备轻便，可现场施工；c.除喷焊外，对基材加热温度较低，工件变形小，金相组织及性能变化也较小。d.喷涂操作的程序较少,施工时间较短,效率高,比较经济。2.电弧喷涂电弧喷涂是以电弧为热源,将熔化的金属丝用高速气流雾化,并以高速喷射到工件外表形成涂层的一种工艺。电弧喷涂过程可分为三个阶段:熔滴形成及雾化阶段;熔滴飞行阶段;熔滴撞击基体,相互交错粘结形成涂层阶段电弧超音速喷涂示意图电弧喷涂的特点应用：1.重大件的修复：轴类零件修复；造纸烘钢的修复；航天发动机的修复2.严重腐蚀环境下的大面积防蚀涂层；3.装饰涂层4.填平和修补焊缝缺陷等离子喷涂等离子及等离子弧的产生常规状态下原子是呈电中性的,气体在常温状态下也是不导电的,但是如果外界通过改变条件给予气体分子或原子分子以相当的能量时,就会造成电子脱离原子成为自由电子而带正电荷,这就是所谓的气体产生电离的现象,这也就是等离子喷涂的等离子体和等离子弧的产生原理。等离子喷涂原理等离子喷涂特点1.超高温特性，便于进行高熔点材料的喷涂。2.喷射粒子的速度高，涂层致密，粘结强度高。3.由于使用惰性气体作为工作气体，所以喷涂材料不易氧化。等离子喷涂研究进展等离子喷涂三阴极等离子喷涂高能等离子喷涂微等离子喷涂悬浮等离子喷涂超音速电弧与火焰喷涂三阴极等离子喷涂

喷枪由3个阴极和由几个被绝缘的环体串联组成的喷嘴组成,只有离阴极相对远的最后一个环体作为阳极工作。由于从3个阴极到同一个阳极产生的3个独立电弧的长度稳定不变,3束等离子射流在汇流腔内会聚成一束主等离子流,形成空心管状射流从喷嘴喷出,从而产生了稳定的等离子喷射。稳定性有明显改善,可以进行均质粉末加工,并有较高的沉积率和送粉率

三阴极等离子喷涂示意图高能等离子喷涂

100HE高能等离子喷枪喷涂WC-Co涂层的粒子平均速度可达527m/s;同时还具有较高的喷涂效率(可达200g/min)和沉积效率(可达95%)微等离子喷涂

微等离子喷涂是20世纪90年代由乌克兰巴顿焊接研究所开发的,它的特点是具有层流等离子射流、发射角只有2°~6°(普通的等离子枪的发射角达10°~18°)、功率低(1~3kW)、基体受热低、噪声小(30~50dB),可在极薄的基体(如0.5mm厚的不锈钢薄板或1.0mm厚的锰片)上进行喷涂。这种喷涂方法的功率虽低,但能量集中,其束斑直径小于5mm,所以仍可喷涂各种材料,特别适宜制备小零件及薄壁件的精密涂层,且该设备重量轻,适合于现场的维修工作。悬浮式送粉等离子喷涂悬浮式等离子喷涂示意图反响等离子喷涂反响等离子喷涂是对真空等离子喷涂进一步改进的结果,该方法在真空等离子喷涂过程中,在喷嘴出口处的等离子射流中参加反响气体(如N2),反响气体与加热中的喷涂颗粒相互作用,进而得到新的生成物。例如,用这种方法可以获得TiN涂层,它是靠喷涂钛粉和注入N2反响后得到的,其工作原理如下图。TiN具有高熔点、高硬度、耐磨、耐蚀等特点,并且还具有优良的导电性和超导性。反响等离子喷涂制备TiN涂层克服了传统的物理或者化学气相沉积(PVD及CVD)工艺制备TiN涂层,存在沉积速率低、涂层厚度过薄的缺点,可制备纳米晶TiN涂层,涂层厚度可达500µm。反响等离子喷涂示意图PROTAL预处理工艺在常规的热喷涂工艺中基体需要去油和主要用金钢砂喷砂处理。相反,PROTAL预处理工艺采用高能量激光束与基体外表相互作用,减少基体与熔融粒子碰撞前的氧化层和其它污染,仅10ns的短暂脉冲的使用,使基体外表第一批原子层烧蚀而获得无污染的外表,其工作原理如下图。这种喷涂