華夢(mèng)噴涂
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【摘 要】熱噴涂技術(shù)擁有著巨大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，且被廣泛應(yīng)用在工程領(lǐng)域方面。綜述了熱噴涂技術(shù)的研究現(xiàn)狀以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，主要介紹了超音速火焰噴涂技術(shù)、火焰噴涂技術(shù)、電弧噴涂技術(shù)、等離子噴涂技術(shù)、冷噴涂技術(shù)與超音速電弧噴涂技術(shù)等，并簡(jiǎn)潔了這些技術(shù)的研究發(fā)展趨勢(shì)與實(shí)際應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】熱噴涂技術(shù)；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)
熱噴涂技術(shù)是利用某種熱源使得噴涂材料受熱呈現(xiàn)熔融或者是半熔融狀態(tài)，再將其噴射到需要涂敷的基體表面，從而可以形成一層比原基體材料涂層性能優(yōu)異的涂層，使得工件的表面性能更加優(yōu)異，或是使得工件形成一種或多種原基體材料不具備的表面性能膜狀組織結(jié)構(gòu)。熱噴涂涂層具有耐磨損、隔熱以及耐高溫等性能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)出現(xiàn)磨損、被腐蝕的零件以及因加工出現(xiàn)誤差的零件進(jìn)行必要的有效修復(fù)。熱噴涂技術(shù)是表面工程的重要組成部分，在工業(yè)與科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，噴涂技術(shù)在航空航天、石油化工以及機(jī)械制造等眾多的領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。本文主要介紹了超音速火焰噴涂技術(shù)、火焰噴涂技術(shù)、電弧噴涂技術(shù)、等離子噴涂技術(shù)、冷噴涂技術(shù)與超音速電弧噴涂技術(shù)等，并簡(jiǎn)潔了這些技術(shù)的研究發(fā)展趨勢(shì)與實(shí)際應(yīng)用。
1 超音速火焰噴涂技術(shù)
1.1 超音速火焰噴涂的發(fā)展
超音速火焰噴涂（HVOF）是在上個(gè)世紀(jì)80年代初期由普通的火焰噴涂技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種新型的噴涂技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)主要是以氫、丙烯、乙炔以及煤等作為燃料，以氧氣作為助燃劑，在特殊的噴嘴中進(jìn)行燃燒或者是在專(zhuān)門(mén)的燃燒室進(jìn)行燃燒，形成溫度高達(dá)2000℃-3000℃，速度快至2100m/s的超音速火焰，與此同時(shí)將各類(lèi)粉末送進(jìn)火焰中，使得粉末粒子呈現(xiàn)熔化或是半熔化狀態(tài)，并高速運(yùn)轉(zhuǎn)撞擊至基體表面從而在基體表面形成涂層，此類(lèi)涂層比普通火焰噴涂的涂層更加結(jié)實(shí)緊密。1982年在美國(guó)出現(xiàn)了第一代超音速火焰噴涂裝置，隨后超音速火焰噴涂技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。
1.2 超音速火焰噴涂原理
超音速火焰噴涂以氫、丙烯、乙炔以及煤等作為燃料，利用氧氣作為助燃劑，在特殊的噴嘴中進(jìn)行燃燒或者是在專(zhuān)門(mén)的燃燒室進(jìn)行燃燒產(chǎn)生的高溫高速的火焰。再將粉末軸向或者側(cè)向送進(jìn)火焰中，從而在基體表面形成一層結(jié)合度更高、更加緊密的涂層。
1.3 超音速火焰噴涂的特點(diǎn)
在進(jìn)行超音速火焰噴涂時(shí)會(huì)出現(xiàn)高溫高速的噴射速度，因此其涂層結(jié)合度高，存在的空隙率較低，涂層表面硬度也高，使得其表面十分耐磨損，表面性能膜狀組織優(yōu)良，具有光滑的表面。同時(shí)又由于粉末顆粒是在形成火焰流后加入，粉末出現(xiàn)氧化少，使得其能夠與基體粘接的更加好。又由于粉末顆粒處于高溫條件下的時(shí)間較短，粉末的化學(xué)成分發(fā)生變化或是相互轉(zhuǎn)化的少。最后是超音速火焰噴涂能夠做到連續(xù)的噴涂，提高了工作效率。
2 火焰噴涂技術(shù)
2.1 火焰噴涂技術(shù)的原理
火焰噴涂技術(shù)是將火焰作為熱源，通過(guò)對(duì)金屬與非金屬材料進(jìn)行加熱使得呈現(xiàn)熔融狀態(tài)，并且在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的氣流的推動(dòng)下形成能夠噴射到基體表面的霧流，噴射的霧流是細(xì)小的熔融顆粒，這些熔融顆粒在撞擊到基體上后會(huì)出現(xiàn)塑性變形，形成片狀疊加涂層。火焰噴涂技術(shù)在設(shè)備維修過(guò)程中主要是用于修復(fù)零件的磨損表面以及適當(dāng)?shù)馗淖兞慵男阅堋；鹧鎳娡堪磭娡坎牧系男螒B(tài)可以分為粉末火焰噴涂、絲材火焰噴涂、棒材火焰噴涂等，又可以按照噴涂焰流的形態(tài)具體分為普通火焰噴涂、氣體爆燃式噴涂、超音速火焰噴涂等。
2.2 火焰噴涂技術(shù)的特點(diǎn)
首先，火焰噴涂對(duì)一般金屬、非金屬材料等均可以實(shí)現(xiàn)噴涂，并且對(duì)于基體的尺寸與形狀沒(méi)有具體的限制，但是就小孔而言，目前還是不能夠?qū)崿F(xiàn)噴涂的。其次，能夠被用來(lái)作為圖層的材料眾多，有合金、金屬、陶瓷以及復(fù)合材料等，并且這些材料能夠使得基體表面具有其他各類(lèi)性能，如耐腐蝕、耐高溫、耐磨損、以及隔熱等。再次，火焰噴涂對(duì)基體產(chǎn)生的影響較小，基體產(chǎn)生變形的幾率不大，材料的組織不會(huì)出現(xiàn)變化。最后，火焰噴涂技術(shù)的涂層具有多孔性組織，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)儲(chǔ)油潤(rùn)滑從而減少摩擦性。
3 電弧噴涂技術(shù)
3.1 電弧噴涂技術(shù)的發(fā)展
電弧噴涂技術(shù)是通過(guò)將噴涂與電弧噴涂進(jìn)行結(jié)合，同時(shí)通過(guò)高速的燃?xì)鈴亩铀匐娀娡康牧Ｗ樱祟?lèi)噴涂設(shè)備結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本相對(duì)而言也較高，并且還會(huì)降低安全性，在實(shí)際的使用過(guò)程中會(huì)受到一定的限制。使用普通電弧噴涂技術(shù)噴涂出來(lái)的涂層質(zhì)量較低，而目前涂層的使用要求越來(lái)越嚴(yán)苛，因此電弧噴涂技術(shù)在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中的使用受到了限制。
3.2 電弧噴涂技術(shù)的特點(diǎn)
電弧噴涂技術(shù)的特點(diǎn)如下，其生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率較高，工件受熱部分小，在維修、設(shè)備制造、高效防腐以及特殊功能涂層制備等領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用，在熱噴涂中有著重要的地位。
4 等離子噴涂技術(shù)
等離子噴涂是一種材料表面強(qiáng)化和表面改性技術(shù)，可以使基體表面具有耐磨損、耐腐蝕、耐高溫氧化、電絕緣、隔熱、防輻射、減磨和密封等性能。
4.1 等離子噴涂技術(shù)的原理
等離子噴涂技術(shù)是直接利用被直流電驅(qū)動(dòng)的等離子電弧來(lái)作為熱源，對(duì)各類(lèi)材料，例如陶瓷、金屬以及合金等進(jìn)行加熱，使其能夠出現(xiàn)熔融或者是半熔融狀態(tài)，并且經(jīng)過(guò)高速?lài)娚漕A(yù)處理在基體表面能夠形成緊密的涂層。
4.2 等離子噴涂技術(shù)的特點(diǎn)
等離子噴涂技術(shù)具備超高溫特點(diǎn)，使得其能夠方便進(jìn)行對(duì)高熔點(diǎn)材料的加熱熔化，又因?yàn)槠鋰娚涞牧Ｗ铀俣确浅？欤瑥亩沟猛繉拥闹旅苄蕴岣摺Ｔ谶M(jìn)行等離子噴涂時(shí)使用的是惰性氣體，材料不易出現(xiàn)被氧化的現(xiàn)象。
5 冷噴涂技術(shù)
5.1 冷噴涂技術(shù)的原理
冷噴原理是不再加熱噴涂材料，而是將材料加熱到大約500℃左右，在利用高速?lài)娡康牧Ｗ釉诨w表面上出現(xiàn)塑性變形從而沉淀成為涂層。在進(jìn)行冷噴的過(guò)程中需要高壓的熱氣體，這些熱氣體通常是氮?dú)饣蚴呛饣蛘呤莾烧叩幕旌衔铮美郀枃娮鞂⑵淠軌蚣铀僦脸羲伲沟貌牧铣尸F(xiàn)粉末狀，并且被注入進(jìn)氣流同時(shí)噴射向基體表面從而能夠形成結(jié)構(gòu)緊密的涂層。
5.2 冷噴涂技術(shù)形成涂層的特點(diǎn)
利用冷噴涂技術(shù)形成的涂層致密度較高，基體受熱少，噴涂材料被氧化程度低，噴涂材料的出現(xiàn)的形變大，但是其成分較穩(wěn)定。
6 超音速電弧噴涂技術(shù)
超音速電弧噴涂技術(shù)是在超音速火焰噴涂技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的。主要是通過(guò)將燃料與空氣的混合氣體進(jìn)行燃燒形成超音速的射流，利用電弧將粉末顆粒進(jìn)行霧化并且加速，使得呈現(xiàn)熔融狀態(tài)的高速顆粒撞擊在基體表面從而能夠形成一層致密的涂層。
可以通過(guò)調(diào)節(jié)燃料與空氣的比例，使得燃料處于過(guò)量的狀態(tài)，可使得顆粒在飛行的過(guò)程中不會(huì)被氧化，從而有效提升基體表面涂層的質(zhì)量。這也是超音速電弧噴涂技術(shù)的顯著特點(diǎn)。
7 結(jié)束語(yǔ)
熱噴涂技術(shù)是表面工程的重要組成部分，在工業(yè)與科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，噴涂技術(shù)在航空航天、石油化工以及機(jī)械制造等眾多的領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。本文主要介紹了超音速火焰噴涂技術(shù)、火焰噴涂技術(shù)、電弧噴涂技術(shù)、等離子噴涂技術(shù)、冷噴涂技術(shù)與超音速電弧噴涂技術(shù)等，并簡(jiǎn)潔了這些技術(shù)的研究發(fā)展趨勢(shì)與實(shí)際應(yīng)用。
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