中文版 English  加入收藏 | 设为首页 | 会员中心 | 我要投稿 | RSS
您当前的位置:首页 > 科普园地 > 热喷涂

MCrAlY涂层的制备方法

时间:2017-09-05 19:40:21  来源:桑尧热喷涂网整理  作者:tianzhongma

    MCrAlY涂层自20世纪60年代中期开始使用以来,已发展成目前最佳的抗高温氧化涂层,主要用于合金的高温防护,工作温度达到1100℃以上。使用这种涂层的工业燃气轮机热端部件在恶劣的腐蚀性高温环境中服役寿命达到4万小时。MCrAIY涂层的制备方法很多,主要包括热喷涂、电子束物理气相沉积、电弧离子镀、磁控溅射等方法,还包括电泳渗铝反应烧结工艺。

热喷涂技术

    热喷涂是利用特定热源将涂层材料加热到熔融或半熔融状态,同时高温高速焰流将其雾化和加速,高速焰流携带着这些雾化后的粒子喷射到基体表面,沉积成具有一定功能的涂层技术。热喷涂主要包括火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、激光喷涂和电热热源喷涂。其中应用最广的是等离子喷涂和超音速火焰喷涂。

1、等离子喷涂

    等离子喷涂中等离子焰流温度高达15000 ℃,流速大范围宽,制备的涂层结构、致密度及结合强度均优于常规火焰喷涂,尤其对于制备高熔点的合金及陶瓷涂层表现出更大的优势,是目前制备高质量涂层最常用的工艺方法。常用的等离子喷涂方法有大气等离子喷涂和低压等离子喷涂。

    大气等离子喷涂是在大气环境中进行喷涂,喷涂过程中合金粉末的氧化严重,气体会随着熔融粒子一起沉积到基体上,从而影响涂层的致密性和孔隙率进而影响涂层的抗高温氧化性能,Richer P等人采用大气等离子喷涂MCrAlY涂层,测得涂层的孔隙率和氧含量分别为5.3%3.82%

    低压等离子喷涂是在大气等离子喷涂技术基础上发展起来的,又叫真空等离子喷涂,是在具有低压充入氢气保护性气氛的密闭真空环境中进行,从而能够获得不受污染、结构致密和结合强度高的涂层。低压等离子喷涂能制备高性能高质量的MCrAIY涂层而且生产效率高,是生产涡轮叶片涂层的首选工艺。Y.J. Zhang等人采用低压等离子喷涂制备NiCrAIY涂层,发现涂层在1050℃的氧化速率常数仅为Kp=0.4 X 10-6mg2cm-4s-1Mitsuhiro Shibatal等人分别采用低压等离子喷涂、大气等离子喷涂和超音速火焰喷涂三种工艺制备CoNiCrAIY涂层,经研究发现低压等离子喷涂涂层最致密,含氧量也最低,仅为0.16%

2、超音速火焰喷涂

     超音速火焰喷涂是美国的Browning先生上世纪80年代初期开发的。其焰流速度高达3倍音速以上,温度达到3000℃,能制备致密、结合强度高和热应力小的涂层,近年来该方法逐渐完善,成本低、易操作,在工业上得到广泛的应用。Lidong Zha。等人采用超音速火焰喷涂NiCoCrAIY涂层,研究发现涂层致密,氧含量在0.3-0.7% }  1100 0C时一的氧化速率常数为Kp=4.32 X 10-6mg2cm-4s-1G.Zhang等人采用优化的超音速火焰喷涂工艺制备出非常致密的NiCrAIY涂层,孔隙率不足0.1%

    低温超音速火焰喷涂时在超音速火焰喷涂基础上发展起来的一种新型喷涂工艺,日本的Kuroda教授在燃烧室和送粉口之间增加一个冷却室实现降低焰流温度的目的。广州有色金属研究院对传统超音速火焰喷涂燃烧室出口直径进行改进,大幅增加了燃烧室压力,同时在燃烧室中引入适量的水或氮气,以降低焰流温度,并进一步提高燃烧室的压力,可获得低温高速焰流(温度小于14500C、速率大于1000m/s)。韩滔等采用低温超音速火焰喷涂制备涂层,研究发现粗糙度、显微硬度和断裂韧性都优于超音速火焰喷涂。

3、其它热喷涂工艺

    除了上述常用的热喷涂工艺,一些非常规热喷涂工艺也得到了研究,如爆炸喷涂和冷喷涂等,特别是冷喷涂作为一种新型涂层技术得到广泛的研究。冷喷涂是利用电能将气流加热到100~600℃,气流被加速成超音速束流,束流将粉末粒子加速到高于音速并撞击基体表面,通过粒子塑性变形形成涂层。Sukhminderbir Singh Kalsi等人采用冷喷涂制备了致密的NiCoCrAIY涂层和NiCrAIY涂层,孔隙率仅为0.8-0.9%1000℃高温腐蚀条件下退化速率仅为每年0.928624mm。由于温度低,冷喷涂技术制备的涂层致密氧化物含量低,具有长期抗高温氧化性能,有很好的应用前景。冷喷涂对基体和粉末有要求:一是要有一定的塑性;二是要达到粉末粒子临界速度。

 


本文由桑尧热喷涂网收集整理。本站文章未经允许不得转载;如欲转载请注明出处,北京桑尧科技开发有限公司网址:http://www.sunspraying.com/ 

 

来顶一下
返回首页
返回首页
发表评论 共有条评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表
推荐资讯
相关文章
    无相关信息
栏目更新
栏目热门