对于应用于航空发动机的等离子喷涂粉末进行了成分、形貌和结构分析,对比国内研制的与国外生产的同类型粉末,结果表明,国产试制粉末虽然在粉末成分、形貌、粒度及其分布等方面已达到或接近国外水平,但喷涂后涂层组织结构、密度及组成相分布等与国外同类涂层相比差距较大,因此,结合喷涂工艺对粉末和涂层性能进行综合评价是航空涂层国产化工作的一项重要内容。喷涂粉末在整个热喷材料中占据十分重要的地位。热喷涂合金粉末包括镍基、铁基和钴基合金粉,按不同的涂层硬度,分别应用于机械零部件的修理和防护。基体材料不受限制,可以是金属和非金属,可以在各种基体材料上喷涂;可喷涂的涂层材料极为广泛,热喷涂技术可用来喷涂几乎所有的固体工程材料,喷涂过程中基体材料温升小,不产生应力和变形。
根据不同的应用环境、条件和要求,需要选择合适的热喷涂工艺。热喷涂的工艺选择可依据以下原则:涂层结合力要求不高,喷涂材料的熔点不超过2500℃,可采用设备成本低的火焰喷涂。对涂层性能要求较高的某些比较贵重的机件,应采用等离子喷涂。工程量大的金属喷涂施工宜采用电弧喷涂。要求高结合力、低孔隙度的金属或合金涂层可采用超音速喷涂;喷焊的使用范围有一定局限性,几何形状比较简单的大型易损零件,如轴、柱塞、滑块、液压缸、溜槽板等;要求高结合力、低孔隙度的金属或陶瓷涂层则可采用低压等离子喷涂;爆炸喷涂可用于重要零部件的强化。对于批量大的工件,宜采用自动喷涂。安全性要求特别高的机件,选择喷涂工艺及材料前须进行试验和论证。
超音速火焰喷涂技术是使助燃气体与燃烧气体在燃烧室内燃烧产生高压火焰,再经特制的喷嘴射出高速焰流,从而将送入其中的粉体材料加热、加速喷射到基体表面形成涂层的方法。可使用丙烷、丙烯、氢气和乙炔等作为燃气,也可使用柴油或煤油等液体燃料。 采用超音速喷涂工艺制备的涂层非常致密,结合强度高(可达到70MPa以上),具有极低的孔隙率(1%~3%右)。NiCr- Cr3C2是使用超音速火焰喷涂工艺对电厂锅炉管壁进行防护时最常使用的粉体材料,由其制备的涂层显微硬度可达到1400HV左右,具有很好的耐磨粒磨损性能
西宁锅炉受热面高温防腐喷涂能量输入巨大,热焓输出相当于普通氧乙炔火焰的20余倍,火焰速度>7玛赫,温度约2600~3200℃,熔融粉末飞行速度>720米/秒,涂层性能卓越,适合喷涂碳化钨及部分合金。涂层结合强度高,理论研究认为,锅炉受热面高温防腐喷涂涂层结合强度与喷涂速度成正比,JP-5000实现了这个热喷涂界多年的追求,且能与基体产生部分微区冶金结合相,克服了碳化钨涂层易脱落的固疾。涂层呈压应力状态,熔融粉末高速撞击机件后,粉末颗粒形状改变,在JP-5000条件下近球形颗粒改变后,其长短轴比例可达>1/20,远大于普通火焰喷涂,这些形状改变后的颗粒的叠加所形成的涂层,具备了涂层应力状态由张应力向压应力转化的先决条件—理论研究认为—颗粒长短轴之比大于1/20时将出现压应力效果。综合性能优异,涂层孔隙率更低,硬度更高,耐磨性能更强,使用寿命显著提高。
表面锅炉喷涂工程是经表面预处理后,通过表面涂覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理,改变固体金属表面和非金属表面的形态、化学成份和组织结构和应力状态,以获得所需要表面性能的系统工程。 表面喷涂工程综合了多个领域的基础理论、技术和最新成果。表面工程技术因在基体材料表面制造了一层涂层或薄膜,或通过表面改性赋予材料许多特殊性能,使材料的表面性能大大优于材料基体,不仅能大大延伸基体材料的应用领域,而且解决了许多领域中材料无法满足环境要求的问题。表面工程技术在解决人类发展中遇到资源、能源、环境等共同问题中起着不可替代的重要作用。 由于表面喷涂工程技术节能、节材,从而保护了人类赖以生存的宝贵资源,同时还对环境保护起到了非常关键的作用。