热喷涂的应用领域几乎包括了全部的工业生产部门,除前面介绍的在汽车和模具行业及众所周知的在航空、航海、纺织、机械等方面的应用外,还迅速扩大到其它领域。如对石油管路焊缝外进行喷铝保护,以及在石油设备阀门、溢流阻挡器和钻销工具上喷涂耐磨涂层;在人造关节上喷涂羰基磷灰石以增强钛基体与有机体的生物相容性;在印刷滚轮上喷涂陶瓷涂层,再用激光雕刻出纹路,用于把油墨从墨池中送到印刷室,在空调压缩机的铝制阀提杆帽上喷涂钢,以达到减重和耐磨的目的。
大家最熟悉的喷涂的主要涂层功能就是耐磨、防腐。近几年来,随着航空航天及民用企业发展需要,热障涂层越来越受到关注。航空发动机的重要技术是两盘一片和热障涂层,热障涂层是四大关键核心技术之一。航空发动机的效率取决于温度,温度越高效率也越高,但提高发动机的使用温度,要考虑材料是否耐受高温。传统的热障涂层材料一般使用的是氧化锆基陶瓷。氧化锆基陶瓷的好处在于:它的熔点和强度比基体材料要更高,热导率也更低,而低的热导率会使燃气和基体之间产生一个温度梯度,这个温度梯度值越大,材料所能承受的温度极限就越高。相比而言,氧化锆基陶瓷是非常优良的高温材料。目前热障涂层的主要制备技术是等离子喷涂技术和电子束物理气相沉积。
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
喷砂常用的磨料是:白刚玉(纯氧化铝),棕刚玉(氧化铝+氧化铁),硅砂等。锅炉受热面超音速喷涂白刚玉砂硬度高,破碎率低,喷砂效果好。棕刚玉也是一种常用磨料,价格适中,硅砂硬度高但破碎率也高,冷硬铁砂或钢砂也可用来喷砂,砂粒必须干净,以免二次污染表面,砂粒的粒度应根据工件的具体形状来选择。在喷砂操作中应注意喷砂距离和角度,距离一般在100~300mm范围内选择,对于薄壁工件和柔性工件应特别注意不得强力喷砂。喷砂时应避免垂直喷砂,角度控制在45°~70°间。兰州锅炉受热面超音速喷涂对表面硬度低的材料,如铜、铝、锌等质软的、延展性好的金属,尤其要注意喷砂距离和角度的控制,否则会使较多的砂粒碎片嵌入基材。
1、耐磨损——热喷涂技术在高温和低温下最大的应用领域。这类涂层具体分为以下几种:(1)耐粘着磨损或划伤——两个表面相对滑动,碎屑从一个表面粘到另一个表面时,发生粘着磨损或划伤。专用典型涂层为钴基碳化钨、镍铬/碳化铬涂层。(2)耐磨粒磨损——当较硬表面在较软表面上滑动,而且两表面之间存在磨损时,发生磨粒磨损。当纤维和丝线在表面高速通过时,也发生磨粒磨损。专有典型涂层为钴基镍铬合金、自熔合金混合钼、氧化铬涂层。(3)耐微振磨损——重复加载和卸载产生周期应力导致表面开裂和大面积脱落。专用典型涂层为氧化铝/二氧化钛涂层。
表面预加工:一是使工件表面适合于涂层沉积,增加结合面积;二是有利于克服涂层的收缩应力。对工件的某些部位作相应预加工以分散涂层的局部应力,增加涂层的抗剪能力。常用的方法是切圆角和预制涂层槽。工件表面粗车螺纹也是常用的方法之一,尤其在喷涂大型工件时常用车削螺纹来增加结合面积。表面净化:常采用溶剂清洗,碱液清洗和加热脱脂等方法,以除去表面油污,保持清洁度。对大型修复工件常采用碱液清洗。碱液一般用氢氧化钠或碳酸钠等配制,这是一种较廉价的方法。喷砂可使清洁的表面形成均匀而凹凸不平的粗糙面,以利于涂层的机械结合。用干净的压缩空气驱动清洁的砂粒对工件表面喷射,可使基材表面产生压应力,去除表面氧化膜,使部分表面金属产生晶格畸变,有利于涂层产生物理结合。