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                  公司動態

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                  等離子噴涂技術因噴涂層致密迅速發展

                  人氣:    發布時間:2022/06/11
                  等離子噴涂技術因噴涂層致密迅速發展

                    等離子噴涂技術因噴涂層致密、結合強度高、噴涂效率高、噴涂材料廣泛、 成本低等優點在表面工程中迅速發展。等離子噴涂Al2O3-TiO2陶瓷涂層是新型Al2O3基復合陶瓷涂層,TiO2粉末的加入有效的降低純Al2O3涂層的脆性,減少復合涂層的孔隙率,提高強度、韌性和耐磨性。等離子噴涂在大型艦船傳動軸和減速齒輪等關重部件的表面強化及維修與再制造中廣泛應用。

                    

                    由于艦船在高溫、高濕、高鹽霧的海洋環境中長時間遠距離航行,其關重部件極易損壞失效,嚴重影響艦船的正常航行。在維修過程中發現,關重部件表面出現磨損或腐蝕等失效現象,因此關重部件的表面修復與強化就顯得十分重要。前人大部分對納米Al2O3-TiO2涂層的性能進行了研究,但Al2O3-40%TiO2涂層在機械零部件的維修與再制造中應用研究很少。文中采用大氣等離子噴涂技術制備Al2O3-40%TiO2陶瓷涂層,分析了該涂層的微觀結構,測試了顯微硬度、氣孔率等性能,研究其在干摩擦條件下的摩擦磨損性能,以便為艦船關重部件的綠色維修與再制造提供技術支持和理論參考。

                    

                    4.爆炸噴涂

                    

                    爆炸噴涂技術的原理是利用氣體爆炸后產生的能量將粉末原料加熱熔化,使其以極高速度沉積在工件表面,形成堅固的涂層。該技術在航空發動機等關鍵零部件修復和耐磨防護中表現出無法替代的優勢,受到世界范圍的研究和重視,已成為生產高質量耐磨涂層最有效的技術。

                    

                    爆炸噴涂

                    

                    爆炸噴涂也特備適合制備多相復合涂層,例如用于彈性箔片氣體軸承啟停階段的潤滑防護的寬溫域固體潤滑涂層NiCr-Cr2O3-Ag-BaF2/CaF2涂層(PS304),其中金屬粘接相、潤滑相(軟金屬Ag、氟化物共晶)、陶瓷耐磨相之間理化性能差別大,采用爆炸噴涂的結合強度高于APS、HVOF所制備的該涂層,同時相比于HVOF,爆炸噴涂可以沉積更多的BaF2/CaF2。

                    

                    由于爆炸噴涂是脈沖式進行的,基體受熱時間短,碳化物粉末原料發生氧化、脫碳現象的程度較其他熱噴涂技術低,因而可以保證涂層組織與粉末成分的一致性,這一特點也使其在沉積易分解材料方面具有一定優勢。

                    

                    5.超低壓等離子噴涂

                    

                    超低壓等離子噴涂技術(VLPPS)是在低壓/真空等離子噴涂(LPPS)技術的基礎上,通過熔化液滴在進一步降低壓力的真空室中,同時大幅提高等離子噴槍功率,將粉未加熱、加速,并達到一定比例的氣化,最終沉積形成涂層。LPPS在5000~20000Pa下進行,而VLPPS是在小于100Pa的低壓室中應用100kW以上大功率等離子噴槍進行噴涂。

                    

                    傳統的熱噴涂技術主要用于制備厚度超過100um的涂層,由于VLPPS的焰流溫度和速度分布比LPPS更均勻,且覆蓋面積大,且等離子體焰流及噴射距離較長,適用于快速制備大面積、致密均勻的薄涂層,可填補在大型基材上制備厚度為5~100um涂層技術的空白。VLPPS涂層的微觀形貌既可以呈現出層狀結構(類似于APS和LPPS涂層),也可以呈現出柱狀結構(類似于PVD或CVD涂層)。

                    

                    目前,VLPPS作為一項前沿的熱噴涂技術多被用于制備熱障涂層,研究人員主要研究其抗氧化性能,應用該技術制備減摩耐磨涂層的相關研究較少。

                    

                    6.懸浮液等離子噴涂

                    

                    納米結構有利于提高涂層韌性、耐磨性等方面,但由于納米顆粒的粒徑小、質量小,傳統的熱噴涂過程中無法在常規條件下直接注入納米粉末原料,從而出現粉末團聚,堵塞進粉系統等問題。此外納米粉末由于熱能較高,在噴涂過程中會迅速分解。懸浮液等離子噴涂(SSPS)技術的出現解決了這一問題,它的核心原理是將原始粉末和水或有機溶劑混合在一起形成懸浮液,主要用于納米涂層的制備,應用此方法制備納米涂層時可在很大程度上避免出現粉末團聚、堵塞進粉系統等問題。

                    

                    由于粒子在注入等離子射流之前就為液態,焰流密度較高,因此SSPS中等離子體流向基體的熱流密度比常規APS在相同功率水平下的熱流密度要高一個數量級,可以制備傳統噴涂技術不能制備的涂層,如直接將APS工藝無法噴涂的顆粒(如SiC)摻入陶瓷基體中。

                    

                    7.高速電弧噴涂

                    

                    電弧噴涂技術主要應用于防護涂層中,其原理是應用2根連續且均勻送進的金屬絲短接產生電弧,并以此熔化金屬絲,外加壓縮空氣使熔融顆粒霧化并且加速,熔融的液滴撞擊經過預處理的基材表面發生變形、展平,并快速凝固、沉積,逐漸形成涂層。

                    

                    早期的電弧噴涂技術制備的涂層存在孔隙率較大、與基體的結合強度較低等問題,因此,研究人員在普通電弧噴涂技術的基礎上研究出高速電弧噴涂技術(HVAS)。HVAS對噴槍部分進行了優化,在一定程度上提高了霧化氣體壓力和流速,縮短了粒子飛行時間,降低了粒子被氧化的程度,提高了粒子變形與合金化程度,從而改善了涂層的微觀結構。相比普通的電弧噴涂,HVAS具有較高的電弧穩定性、沉積效率以及涂層組織致密程度。

                    

                    基于工業與科技的快速發展,機械設備的工況要求越來越高,需要研制出性能更加優異的減摩耐磨涂層。一方面,可從涂層材料的組分入手,設計出具有高強度、硬度或具有自潤滑功能的新材料體系,如在硬質的陶瓷涂層或金屬-陶瓷涂層中添加具有自潤滑作用的潤滑相(如石墨、二硫化鉬、高分子材料等),提高涂層的減摩性能;另一方面,可從優化熱噴涂工藝入手,研究不同體系涂層的最佳工藝參數,為后續的研究工作奠定基礎。除上述兩方面外,還需在提高涂層質量的同時降低成本,才能更好地令該技術應用在實際生產中。


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