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1、中国表面工程1998年第1期(总第38期)雇汀口二表程与热喷涂技术及其发展中国机械工程学会表面工程研究所徐滨士李长久刘世参马世宁绍了热喷涂技术在表面工程中的地位和作用,着重阐述、、、塑摘要本文介了等离子喷涂高速火焰喷涂电弧喷涂料粉末火焰喷涂等四种热喷涂技术的新进展及应用。关键词表面工程热喷涂技术综述、1概述热喷涂技术是通过火焰电弧或等离子体,等热源将某种线状或粉末状的材料加热至熔,,,表面工程是经表面预处理后通过表面涂化或半熔化状态并加速形成高速熔滴喷向覆、表面改性或多种表面工程技术复合处理,基体
2、在其上形成涂层,可以对材料表面性能(如、、、改变固体金属表面或非金属表面的形态化学耐磨损性耐腐蚀性耐高温隔热性等)进行强成分、组织结构私l应力状态,以获得所需要表化或再生,起到保护作用,并能对因磨损腐蚀面性能的系统工程I1]。工业现代化的发展对设或加工超差引起的零件尺寸减小进行恢复。同,,、备零部件表面性能的要求越来越高特别是在时还可以赋予材料表面以特殊性能(如电学高速、高温、高压、重载、腐蚀介质等条件下,光学等性能)。自本世纪初火焰线材喷涂应用以,、,。零部件材料的破坏往往自表面开始如磨损来热喷
3、涂技术已具有80多年的历史目前已腐蚀、高温氧化等,表面的局部损坏又往往造广泛用于如航天、航空、冶金、机械、造纸、,。,成整个零件失效最终导致设备停产因此石油化工等几乎所有工业领域以及家庭用品(如改善材料的表面性能,会有效地延一长其使用寿不粘锅、红外线保健电热器等)。据90年代初命。因此许多国家都在努力研究各种提高零件期的预测在本世纪末全世界的热喷涂市场每年表面性能的新技术、新工艺,开发出了大批实将超过30亿美元[31。热喷涂技术的发展主要依用、先进、高效的表面工程技术,并通过与微赖于热喷涂方法的不
4、断开发和完善,现在在生电子及计算机控制技术的结合使表面工程技术产实际中应用比较广一泛的方法主要有火焰喷涂的装备水平大大提高。诸多表面工程技术不仅法(包括线材火焰喷涂、粉末火焰喷涂、爆炸喷成为现代制造技术中的重要_!三艺方法,而且在涂、超音速火焰),等离子喷涂和电弧喷涂。文。14,。设各的技术改造和维修方面发挥了重要作用献分析预测了热喷涂市场的变化见表1,,,一些国内外知名专家预言表面工程将成为主根据该结果在60年代火焰线材和火焰粉末。。导21世纪工业发展的关键技术之一喷涂所占比达到70%随着等离子
5、喷涂技术的,表面工程的最大优势是能够以多种方法制发展及其在航天航空领域的应用在80年代等,,,备出优于本体材料性能的表面功能薄层其厚离子喷涂技术占据了主导地位超过50%到,,,度一般为几微米到儿毫米仅为结构尺寸的几本世纪末等离子喷涂仍然居主导地位但由,,百分之一到儿十分之一却使零件具有了比本于高速火焰喷涂归vOF)的发展Hv0F将占据、,。体材料更高的耐磨性抗腐蚀性和耐高温等性25%的市场比例居第2位电弧喷涂技术在。,、,能l2]因此即使采用性能优异的贵重稀有70~80年代由于电弧的不稳定性而降至
6、6%随元素,也不会显著增加成本,采用表面工程技着不断完善并由于经济性好、涂层性能比火焰。,。术的经济效益和社会效益是难以估量的喷涂层优越上升至第3位基于热喷涂市场一工程中重要的表面技,热喷涂技术是表面的巨大潜力及其社会效益和经济效益在世界术,是表面_「几程发展的重要基础。范围内,热喷涂技术受到极大的关注。表面工程与热喷涂技术及其发展一徐滨士等,表1主要热喷涂方法的应用比例(%)等离子喷涂层的性能特别是涂层的机械,,热喷涂方法1960年1980年200年性能主要受涂层内扁平粒子间的结合控制I5],丝
7、材火焰喷涂ll而最近的研究结果表明等离子电弧功率的提,粉末火焰喷涂28高并不能有效提高粒子间的结合力r6]这主要、Jf一工勺‘一、只J一是因为等离子功率的提高不能有效地提高喷涂丝材电弧喷涂5641,等离子喷涂粒子的温度而粒子的温度又是影响粒子间结合的主要原因。为了能有效提高粒子的温度,高速火焰喷涂,可以通过降低等离子射流的速度延长粉末粒。,2等离子喷涂技术子在等离子射流中的加热时间因此近来又,出现了低速等离子喷涂的概念[7]主要是通过,等离子喷涂技术是以高温高速的等离子射增加阳极喷嘴孔径降低等离子
8、电弧的压缩效,。流为热源进行喷涂的。由于等离子射流高温区应从而实现等离子射流的低速化实验结果,,,的温度可以达到10000K以上能熔化所有的表明采用这种等离子喷涂枪不仅喷涂过程,固体物质。因此,只要具有物理熔点的材料,中沉积效率高而且获得的涂层的硬度也比传,[7]。都可以通过等离子喷涂形成涂层可以形成的统等离子喷涂的高,涂层的种类及其应用极为广泛。等离子喷涂技在等离子喷涂过程中喷涂粉末在等离子,术的发展可以认为主要集中在喷枪功率的提高射流中的轨迹对粉末的加热熔化及加速影响,。以及等
