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水冷壁噴涂技術原理與特點

2019-09-27

一、熱噴涂原理

熱鍋爐噴涂是采用各種熱源使涂層材料加熱熔化或半熔化,然后用高速氣體使涂層材料分散細化并高速撞擊到基體表面形成涂層的工藝過程。

噴涂技術由瑞士肖普(Schoop)博士于1910年發明,老式肖普噴槍———線材火焰噴涂裝置。#)+* 年后,出現了電弧噴涂技術。20世紀,50年代后期,為滿足航空、原子能、導彈、火箭等尖端技術對于高熔點、高強度涂層的迫切要求,美國相繼發明了爆炸噴涂和等離子噴涂。20世紀80年代以來,低壓等離子噴涂和超音速火焰噴涂也相繼問世。熱噴涂技術在自身不斷發展與完善的同時,在各個應用領域也取得了很大的成就。例如美國PWA飛機發動機公司對2800多個發動機零部件的48種材料進行熱噴涂,使發動機的大修期從4000H 延長到16000H以上。

根據所使用的熱源不同,一般將熱噴涂工藝分為燃燒法和電加熱法兩大類。根據噴涂用材料的形式和噴涂時氣氛環境還可進一步分類。目前常用的熱噴涂技術是線材火焰噴涂、粉末火焰噴涂、電弧噴涂、大氣等離子噴涂、爆炸噴涂和超音速火焰噴涂技術.

水冷壁噴涂

二、熱噴涂技術的特點

湖南水冷壁噴涂技術的特點主要體現在如下幾點:

1. 可在各種基體上制備各種材質的涂層金屬、陶瓷、金屬陶瓷以及工程塑料等都可用作熱噴涂的材料;而金屬、陶瓷、金屬陶瓷、工程塑料、玻璃、石膏、木材、布、紙等幾乎所有固體材料都可以作為熱噴涂的基材。

2. 基體溫度低基材溫度一般在30~200℃,之間,因此變形小,熱影響區淺料。線材的規格一般為φ1~3mm,而粉末為φ1~100um之間。用來生產線材和粉末材料的方法都可以用來生產噴涂用線材和粉末。粉末材料熱噴涂的重要特點是材料成分可按任何比例調配,組成復合粉末,獲得某些特殊性能的涂層。而線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線材。對于難制備成線材的材料,可以制成棒材或帶材。

三、涂層形成過程

涂層形成的大致過程是:涂層材料經加熱熔化和加速→撞擊基體→冷卻凝固→形成涂層。其中涂層材料的加熱、加速和凝固過程是三個主要的方面。涂層材料的熔化非常關鍵,一般希望所有涂層材料都完全熔化并一直保持到撞擊基體表面之前,并且不產生揮發。一些簡單的模型可以描述熱氣流中固體粉末的熔化過程。

根據上述不等式,為達到完全熔化,存在一個臨界粉末滯留時間及臨界粉末尺寸。熔滴的滯留時間主要取決于焰流速度、能量和噴涂距離。耐熔氧化物的臨界尺寸一般為4~45um,熔點低于2200K的金屬粉末則為45~160um。

鍋爐噴涂

涂層材料的噴涂速度主要由焰流速度決定,同時也與材料的粒徑有關。噴涂材料在飛行速度較大時撞擊基體的顆粒動能與沖擊變形較大,形成的涂層結合較好。因此,調整噴嘴與工件的距離到較佳位置非常重要。

熔滴撞擊基材后擴展成薄膜,撞擊時的高速度有助于熔滴的擴展,但會因為表面張力或凝固過程而停止擴展,并凝固成一種扁平的薄餅狀結構。如果顆粒有部分未熔,則未熔部分會從基板反彈出來,留下空洞或包裹在涂層中形成類似于“夾雜”的組織。如果液滴過熱,即撞擊基體時溫度過高、液滴粘度太低,會造成“噴濺”現象,即熔滴擴展后不會立刻凝固,而是邊緣變厚,趨于破裂,脫離中心液滴并收縮、凝固成許多小球狀液滴。因此未熔和過熱都是噴涂過程中應避免的。


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