熱噴涂材料:目前的狀況與未來北京礦冶研討總院賈永昌熱噴涂材料是熱噴涂技術的關緊組成局部。它與熱噴涂工藝及熱噴涂設施并肩構成熱噴涂技術的主體。整個兒熱噴涂技術的進展,其實受設施與材料的發展而被推動與拖曳的。
    一、歷史的回溯到現在,熱噴涂材料的進展大體跨分三個階段。第1階段是以金屬和合金為主要成份的面子和線材,主要涵蓋鋁、鋅、銅、鎳、鉆和鐵等金屬及他們的合金。這些個材料制成面子,是經過破碎及混合等初等制粉辦法出產的,而線材則是用拉拔工藝制造出一定線徑的金屬絲或合金絲。這些個材料主要供火苗粉噴、線噴及電弧噴涂等工藝運用,涂層功能較純一,大體是防腐和耐磨耗,應用表情對較??;第二階段始于半百時代中期。許多人發覺,要解決工業設施中存在的數量多磨耗問題,非常有不可缺少改進工藝,制取更耐磨的涂層。通過幾年的盡力盡量,自熔合金問世共進展了火苗噴焊工藝,這就是聞名的”硬面技術“。自熔合金是在Ni、Co和Fe基的金屬中參加B、Si、Cr這些個能形成低熔點共晶合金的元素及抗氧氣化元素,噴涂后再加熱重熔,取得硬面涂層。這項技術在某種程度上是受燒焊堆焊工藝的啟示。因為這些個涂層具備高硬度、高冶煉金屬接合及美好的抗氧氣化性,因此在耐磨及抗氧氣化性方面邁出了一大步。自熔合金的顯露出來,對熱噴涂技術起了很大的推動效用。
    這一階段另一項技術打破是等離子噴涂設施的問世。等離子焰高達1萬度,幾乎可以噴涂一切材料。于是,許多人敞開了思考的線索,先后進展了一系列的瓷陶材料和金屬瓷陶材料。其實,只有進入了七十時代中期,1976年老阿密第八屆國際熱噴涂會展在這以后,在航空工業迅疾進展的需要與推動下,這些個材料才真正找到達用武之地,一個跟著一個顯露出來了高性能、高技術的耐磨、耐高溫、抗燃氣腐蝕及隔熱等外表工程涂層材料,使熱噴涂技術著手采取簡單的辦法辦理易的維修廠房進入航宇和飛機等高技術產業領域,并解決了數量多令冶煉金屬工程師頭疼的材料問題。不止使那一些擔心認為合適而使用這項技術會使飛機從天空掉下來的飛機預設師放下了心,并且自那時起,一架航空引擎發動機有結果百件以上的零件歸入了技術規范,務必認為合適而使用熱噴涂技術才得以達到預設師們的要求。第三階段是以七十時代中期顯露出來了一系列的復合粉和自粘一次噴徐面子,直到八十時代夾芯焊絲作為電弧噴涂材料進入了市場為主要微記。其特點標志是材料在成份與結構的”復合“,達到噴涂工藝的改進和涂層性能的鞏固。鎳包鋁和鋁包鎳復合粉代替了傳統的Mo絲,改善了打底層粘結性;自粘一次粉綜合了打底粉與辦公粉兩重功能,簡化了噴涂工藝。不少怕氧氣化或氮化的金屬或瓷陶被Ni或Co這些個金屬包裹在這以后,不止盡力照顧了中心成份,同時又會與中心發生化學或冶煉金屬方面的反響,賦于涂層更好的性能。復合材料不限制于面子,在線材方面也顯露出來了復合噴涂絲。特別是補充型復合線材,已著手擁入市場,這些個復合絲可以用火苗線材噴槍,但主要用電弧噴槍噴涂,使這些個原來只能形成金屬一合金涂層的工藝,可以噴涂帶有瓷陶一類的硬質耐磨材料,使涂層的應用面大為拓展。
    二、傳統的制粉辦法居主要噴涂面子在整個兒熱噴涂材料中占領非常關緊的地位。除電弧和線材火苗噴涂外,其他全部噴涂工藝都是以面子為噴涂材料的。面子材料應有盡有、適合性強、工藝靠得住,供給各種涂層功能,在高技術領域中應用成熟,這些個獨特的地方是其他方式的材料沒有辦法比擬的。通過積年的進展與創新,對各種化學組成的材料都樹立了相當完備的制粉辦法:金屬、合金、自熔合金一般認為合適而使用霧化法,即水霧化——水冷,氣霧化——氣冷和氣霧化一水冷三種形式。霧化工藝自六十時代初問世以來,給熱噴涂材料創建了新局面,同時當兩種或兩種以上的面子在比重相片比本人好看近的事情狀況下,混合法仍不失是為一種經濟而實用的制粉手眼,直到現在,仍有不少出產廠家供應各種混合粉。第三種,是熔煉一加熱使黏結再經破碎與篩分的制粉工藝,它是制作瓷陶或金屬瓷陶的主要辦法;第四種是完聚法與噴霧干燥法,此法是出產完聚型復合粉的手眼,涵蓋某些瓷陶粉,如A120 2-TiO2,ZrO -Y2O:等常見面子,也可認為合適而使用此法出產。第五種是增大壓力氧氣恢復法,源于加拿大一家鎳企業進展的提鎳工藝,衍變為包覆型復合粉的出產辦法,包覆金屬為Ni、Co或Cu,而中心材料可以是各種固體材料。以上這些個工藝是當今熱噴涂面子的主要出產辦法。盡管還有等離子霧化法、氣相淤積法、置換法、鋁熱法、機械熔融法、化學淤積法、共沉淀法等技術,但沒有形成出產規模,那里面端由有技術問題,也有經濟問題。
    三、品質扼制一天一天地走向完備熱噴涂材料的品質檢驗測定是獲得符合標準涂層的首要關口,其關緊性已漸被人所意識。早在1926年就有人指出對熱噴涂各環節施行評估的關緊性。直到現在,對某些噴涂材料想到涂層已樹立了相應的辦法與標準,以保障最后涂層品質。面子品質檢驗測定,主要是化學性能、物理性能和工藝性能。這些個牽涉到到化學成份、熔點(軟化點)、放熱性能、松裝比重、粒度散布、流動性、顆粒式樣與結構等。電泳整流器老實說,面子品質扼制比線材要難,經過拉拔或擠壓容易出產均一產品,但面子則不易于做到批量之間的絕對完全一樣。老化電源這從另一角度解釋明白面子品質扼制的不可缺少性。
    四、材料的多樣性擴大充實了涂層的功能熱噴涂材料進展到今日,從門類、規格和性能等方面,相差無幾達到”包羅萬象“的程度。以世界馳名的熱噴涂技術的權威企業——SULZER METCO為例,該企業齊集了起初的METCO、PT和AMDRY三家企業的材料產品,此前經幾十年的研討研發,特別是七十時代中期在這以后,一個跟著一個與世界知名航空引擎發動機制作廠家聯合,投入了數量多物力和人的勞力,先后進展了一系列高性能、高品質、高技術含量的噴涂材料。那里面面子材料計有六大類約220余種;線材近30種。有119種已歸入PWA、GE、MSRR等聞名航空引擎發動機制作廠家的技術規范。這些個材料認為合適而使用不一樣的噴涂辦法并實行不一樣的工藝參變量噴涂出約六百余種性能各異的涂層,遮蓋涂層的所有功能,應用面牽涉到到多門高新技術和幾乎各個工業部門,顯露了熱噴涂技術的特別高明的本領與威力。
    五、進展發展方向從近幾年所刊發的技術文獻,縱觀熱噴涂材料的進展發展方向,大體可歸結以下幾點:
    耐高溫的瓷陶材料遭受矚目近年來,有不少文獻報導了某些瓷陶和金屬間化合物等高溫材料。那里面最受看得起的應屬MoSi2。這種材料有足夠高的熔點(Tm2030℃)、適中的比重和極好的抗高溫氧氣化性,辦公溫度可達1700℃,是良好的抗高溫氧氣化涂層。同時又耐無機酸和熔化金屬的剝蝕,作為航空、燃氣渦輪船上的發動機的高溫器件涂層材料,是最新的研討熱點。
    微小級粉進入了市場一般噴涂粉的粒度范圍為-140~+325目,有點瓷陶粉可細到5微米左右。十分仔細的面子會萌生燒損和飛揚等問題,送粉加大艱難,淤積速率也受影響。近些年,因為HVOF和高功率等離子噴涂(HPPS)的顯露出來,使噴涂向微小級接近。其端由是,HVOF和HPPS焰流和顆粒飛行速度極高,縮減了顆粒在焰流中的受熱時間,使之在未熔融之前就已達到基體外表,不可以形成涂層。而面子細級化,可改善這一狀態?,F時,有點企業已推出專門用于HVOF噴涂的系列粉,粒度范圍常在-270~+500目之間。
    涂層功能多元化耐磨耗、耐熱、抗氧氣化和耐腐蝕等工程技術要求,是熱噴涂涂層的主邀功能。特別是耐磨耗涂層,是熱噴涂技術的優勢存在的地方。近年來,熱噴涂技術打算在有生命的物質工程、超導和復合材料等高新技術方面施展工作特長,甚至于嶄露頭角,進入了實用階段。
    打底粉親族顯露出來新人員在航空和交通工具工業中,用工程分子化合物塑料接替金屬,因重量減緩而增長速率,這是當今材料革命的新成果,在電子工業、機械工業和油汽制作業也有大致相似要求。利用熱噴涂技術成功實現這些個要求,確是一條近路,但眾多噴涂材料不可以直接噴涂在分子化合物塑料基體上。為此,SULZER METCO專門研討了一種噴涂分子化合物塑料基體外表的打底層粉,接合強度高、外表形態好、殘存應力低,深受市場青眼。
    復合材料噴涂有增大的發展方向有人研討出纖維鞏固的等離子噴涂涂層,即噴涂碳化硅晶須加強的鋁,抗張強度比純鋁高90%,而用VPS噴MCrAlY—AlO:復合材料,其耐磨性顯著增長;用激光一等離子噴涂工藝,在N2氛圍中噴Ti,獲得TiN涂層,大致相似辦法還制得氧氣化物、碳化合物、氮化物和硅化物等瓷陶涂層;也有人用煤黑包裹TiC,使TiC在噴涂中減損失C,以保存TiC的高熔點、低原子數、良好的抗熱震性、抗化學剝蝕等獨特的地方。