热喷涂
热喷涂的发展历程
到了70年代中后期出现了许多品种的火焰金属粉末喷涂(熔)设备和各种镍、铁、钴基自熔性合金粉及复合粉末喷涂材料,给热喷涂技术快速向前发展打下了一个坚实的基础。热喷涂材料是热喷涂技术的“炊粮”,材料品种的增加和性能的改善,将直接提高涂层质量。化工介质往往含有硫及氧,如燃料、酒精、醋酸、甲苯、甘油、糖浆的储罐,原轴套机械密封和叶轮,均可通过热喷涂解决防腐。
国热喷涂技术是从20世纪50年代,当时由吴剑春等人在上海组建了国内化喷涂厂,研制氧焰丝材喷涂及电喷装置,并对外开展金属喷涂业务。
热喷涂
基体材料的表面预处理
首先要用化学或者物理的方法去除基体表面的杂质,然后采用喷砂粗化基体表面,这种方法通过提高基体的表面自由能活化基体,同时有助于提高熔融颗粒的粘结面积。
液态的或者熔融的涂层颗粒在高速下撞击基体表面,导致颗粒变形,形成“薄煎饼”状形貌。
随着颗粒的收缩和固化,他们粘附在粗糙的基体材料表面,其粘结机理主要是机械铆合,由涂层颗粒和基体材料之间扩散引起的冶金结合的数量非常小,小到可以忽略的地步。(例外:Mo)
常用的喷砂材料:Al2O3砂粒、冷硬铸铁砂粒、钢砂粒或者SiC砂粒。除了砂粒的类型,其他的影响因素还有颗粒尺寸、颗粒形状、喷砂角度、压力和砂粒的纯度。
热喷涂涂层功能
耐腐蚀防护
低碳的、纯铁和铸铁材料易受腐蚀,因此常需要表面防腐。一般采用火焰喷涂Al或者Zn。这主要的应用领域是桥梁和近海结构。耐高温氧化腐蚀,常采用的材料为MCrAlY,采用的喷涂工艺为气氛控制等离子喷涂。
隔热和绝缘陶瓷材料是极优异的隔热和电绝缘材料,他们也兼具良好的氧化和耐磨性能。这些特性对发动机和燃气涡轮组件也非常有用,可用于制备热障涂层,用于降低基体表面的温度,从而延长使用寿命。另一方面,由于减少了运行时的热损失,所以提高了使用效率。如果在喷涂中焚烧时有爆燃或回火,应在查看发生原因并处理好后,才干从头焚烧。这种涂层体系一般有抗高温氧化的MCrAlY底层和陶瓷面层组成。YSZ是常被使用的面层材料,因为其具有优异的抗热震性能。