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水冷壁喷涂技术原理与特点

2019-09-27

一、热喷涂原理

锅炉喷涂是采用各种热源使涂层材料加热熔化或半熔化,然后用高速气体使涂层材料分散细化并高速撞击到基体表面形成涂层的工艺过程。

热喷涂技术由瑞士肖普(Schoop)博士于1910年发明,老式肖普喷枪———线材火焰喷涂装置。#)+* 年后,出现了电弧喷涂技术。20世纪,50年代后期,为满足航空、原子能、导弹、火箭等尖端技术对于高熔点、高强度涂层的迫切要求,美国相继发明了爆炸喷涂和等离子喷涂。20世纪80年代以来,低压等离子喷涂和超音速火焰喷涂也相继问世。热喷涂技术在自身不断发展与完善的同时,在各个应用领域也取得了很大的成就。例如美国PWA飞机发动机公司对2800多个发动机零部件的48种材料进行热喷涂,使发动机的大修期从4000H 延长到16000H以上。

根据所使用的热源不同,一般将热喷涂工艺分为燃烧法和电加热法两大类。根据喷涂用材料的形式和喷涂时气氛环境还可进一步分类。目前常用的热喷涂技术是线材火焰喷涂、粉末火焰喷涂、电弧喷涂、大气等离子喷涂、爆炸喷涂和超音速火焰喷涂技术.

水冷壁喷涂

二、热喷涂技术的特点

湖南水冷壁喷涂技术的特点主要体现在如下几点:

1. 可在各种基体上制备各种材质的涂层金属、陶瓷、金属陶瓷以及工程塑料等都可用作热喷涂的材料;而金属、陶瓷、金属陶瓷、工程塑料、玻璃、石膏、木材、布、纸等几乎所有固体材料都可以作为热喷涂的基材。

2. 基体温度低基材温度一般在30~200℃,之间,因此变形小,热影响区浅料。线材的规格一般为φ1~3mm,而粉末为φ1~100um之间。用来生产线材和粉末材料的方法都可以用来生产喷涂用线材和粉末。粉末材料热喷涂的重要特点是材料成分可按任何比例调配,组成复合粉末,获得某些特殊性能的涂层。而线材由于受加工性能的限制,只有塑性好的材料才可以制造成线材。对于难制备成线材的材料,可以制成棒材或带材。

三、涂层形成过程

涂层形成的大致过程是:涂层材料经加热熔化和加速→撞击基体→冷却凝固→形成涂层。其中涂层材料的加热、加速和凝固过程是三个主要的方面。涂层材料的熔化非常关键,一般希望所有涂层材料都完全熔化并一直保持到撞击基体表面之前,并且不产生挥发。一些简单的模型可以描述热气流中固体粉末的熔化过程。

根据上述不等式,为达到完全熔化,存在一个临界粉末滞留时间及临界粉末尺寸。熔滴的滞留时间主要取决于焰流速度、能量和喷涂距离。耐熔氧化物的临界尺寸一般为4~45um,熔点低于2200K的金属粉末则为45~160um。

锅炉喷涂

涂层材料的喷涂速度主要由焰流速度决定,同时也与材料的粒径有关。喷涂材料在飞行速度较大时撞击基体的颗粒动能与冲击变形较大,形成的涂层结合较好。因此,调整喷嘴与工件的距离到较佳位置非常重要。

熔滴撞击基材后扩展成薄膜,撞击时的高速度有助于熔滴的扩展,但会因为表面张力或凝固过程而停止扩展,并凝固成一种扁平的薄饼状结构。如果颗粒有部分未熔,则未熔部分会从基板反弹出来,留下空洞或包裹在涂层中形成类似于“夹杂”的组织。如果液滴过热,即撞击基体时温度过高、液滴粘度太低,会造成“喷溅”现象,即熔滴扩展后不会立刻凝固,而是边缘变厚,趋于破裂,脱离中心液滴并收缩、凝固成许多小球状液滴。因此未熔和过热都是喷涂过程中应避免的。


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