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热喷涂应用

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热喷涂应用

发布日期:2019-03-12 作者:广州拓珅表面处理 点击:

等离子喷涂系统可以通过几个标准分类。

等离子喷射产生:

直流电 (直流等离子体),其中能量通过直流高功率电弧传递到等离子体射流

感应等离子体或射频等离子体,其中能量通过感应从等离子体射流周围的线圈传递, 交替的射频电流通过该线圈

等离子体形成介质:

气体稳定等离子体(GSP),其中等离子体由气体形成; 通常是氩气 , 氢气 , 氦气或它们的混合物

水稳定等离子体(WSP),其中等离子体由水形成(通过蒸发,离解和电离)或其他合适的液体

混合等离子体 - 结合气体和液体稳定,通常是氩和水

喷涂环境:

大气等离子喷涂(APS),在环境空气中进行

受控气氛等离子喷涂(CAPS),通常在封闭的腔室中进行,或者充满惰性气体或者抽空

CAPS的变化:高压等离子喷涂(HPPS),低压等离子喷涂(LPPS),其极端情况是真空等离子喷涂(VPS,见下文)

水下等离子喷涂

另一种变化包括具有液体原料而不是用于熔化的固体粉末,该技术称为溶液前体等离子体喷雾


真空等离子喷涂

真空等离子喷涂(VPS)是一种用于蚀刻和表面改性的技术,用于产生具有高再现性的多孔层,以及用于塑料,橡胶和天然纤维的清洁和表面工程,以及用于替换CFC以清洁金属部件。 这种表面工程可以改善诸如摩擦性能, 耐热性 ,表面导电性 , 润滑性 ,膜的内聚强度或介电常数等性能 ,或者它可以使材料具有亲水性或疏水性 。

该过程通常在39-120°C下运行以避免热损坏。 它可以诱导非热活化的表面反应,引起在大气压下分子化学不会发生的表面变化。 等离子体处理在密封室内的受控环境中在约13-65Pa的中等真空下进行。 气体或气体混合物由从DC到微波频率的电场激励,通常在50V下为1-500W。经处理的部件通常是电隔离的。 通过真空泵将挥发性等离子体副产物从室中抽空,并且如果需要,可以在排气洗涤器中中和。

与分子化学相反,等离子体采用:


用于化学作用的分子,原子,亚稳和自由基物种。

正离子和电子用于动力学效应 。

等离子体还以真空UV光子的形式产生电磁辐射 ,以穿透本体聚合物至约10μm的深度。 这可能导致断链和交联。

等离子体在原子水平上影响材料。 X射线光电子能谱和扫描电子显微镜等技术用于表面分析,以确定所需的过程并判断其影响。 作为表面能的简单指示,并因此粘附或润湿性,通常使用水滴接触角测试 。 接触角越低,表面能越高,材料越亲水。

用等离子改变效果

在较高的能量下, 电离往往比化学离解更多地发生。 在典型的反应性气体中,100个分子中的1个形成自由基,而10 6个中只有1 个离子化。 这里的主要影响是自由基的形成。 离子效应可以通过选择工艺参数和必要时使用惰性气体来占主导地位。

电弧喷涂

线电弧喷涂是一种热喷涂形式,其中两根消耗性金属线独立地进入喷枪。 然后对这些电线充电并在它们之间产生电弧。 来自该电弧的热量使进入的线熔化,然后将其夹带在来自枪的空气射流中。 然后在压缩空气的帮助下将夹带的熔融原料沉积在基材上。 该方法通常用于金属,重涂层。 

等离子转移电弧

主要文章: 等离子转移电弧

等离子体转移线电弧(PTWA)是另一种形式的线电弧喷涂,其将涂层沉积在圆柱体的内表面上或任何几何形状的一部分的外表面上。 它主要用于涂覆发动机的气缸孔,使得能够使用铝制发动机缸体而无需重型铸铁套筒。 单根导线用作系统的“原料”。 超音速等离子体射流熔化金属丝,使其雾化并将其推进到基板上。 等离子体射流由非消耗性阴极和线的类型之间的转移电弧形成。 在雾化之后,强制空气将熔融液流传输到孔壁上。 由于高动能,当颗粒撞击在基板表面上时,颗粒变平。 颗粒在接触时迅速固化。 堆叠的颗粒构成高耐磨涂层。 PTWA热喷涂工艺使用单根线作为原料材料。 所有导电线直径达到0.0625英寸(1.6毫米)都可以用作原料,包括“芯”线.PTWA可用于在发动机或传动部件的磨损表面上涂覆涂层,以替换衬套或轴承。例如,使用PTWA涂覆连杆的支承表面提供了许多益处,包括减少重量,成本,摩擦电位和连杆中的应力。

高速氧燃料喷涂(HVOF)

HVOF原理图

在20世纪80年代,开发了一类称为高速氧燃料喷涂的热喷涂工艺。 将气态或液态燃料和氧气的混合物送入燃烧室 ,在那里它们被点燃并连续燃烧。 在接近1MPa的压力下产生的热气体通过会聚 - 发散喷嘴散发并穿过直线部分。 燃料可以是气体( 氢气, 甲烷 , 丙烷 , 丙烯 , 乙炔 , 天然气等)或液体( 煤油等)。 枪管出口处的射流速度(> 1000 m / s)超过声速 。 将粉末原料注入气流中,使粉末加速至800m / s。 将热气体和粉末流导向待涂覆的表面。 粉末在流中部分熔化,并沉积在基材上。所得涂层具有低孔隙率和高粘合强度 。 

HVOF涂层可以厚达12毫米(1/2英寸)。它通常用于在材料上沉积耐磨和耐腐蚀涂层,例如陶瓷和金属层。常见的粉末包括WC -Co, 碳化铬 ,MCrAlY和氧化铝 。该工艺Z成功的是用于沉积金属陶瓷材料(WC-Co等)和其他耐腐蚀合金( 不锈钢 ,镍基合金,铝,用于医疗植入物的 羟基磷灰石等)。 


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