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。
喷涂应在基体喷砂后尽快进行,在喷涂过程中,基体表面应一直保持清洁、干燥,待喷涂的时间应根据当时的情况应尽可能短,最长不超过4小时。若喷涂时发现外观有明显的缺陷,应立即停止喷涂,对于缺陷部位必须重新进行喷砂预处理;若发现水冷壁管有明显的缺陷,应立即停止喷涂并通报招标方,待水冷壁管缺陷处理合格后,重新喷砂预处理。喷涂过程中应控制基材温度,防止水冷壁管基材组织发生变化和产生不良影响(如热裂纹等)。喷涂工艺应避免涂层开裂和剥落,其喷涂工艺应使涂层与基材在界面处形成冶金结合结构,保证涂层具有非常好的结合强度。为保证喷涂施工质量,除个别异形部位外(需招标方确认),必须采用自动喷涂线进行喷涂。喷涂外观应均匀一致,无气孔或底材裸露的斑点。
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。
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,杭州大型锅炉受热面防腐喷涂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
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,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。