几种新型热喷涂技术
万春锋，代新雷
机械工程与自动化
摘要：论述了几种新型热喷涂的原理，以及热喷涂材科的新进展和热喷涂层质量监控的一些新方法。在此基础上介绍了热喷涂技术的最新应用。
关键词：热喷涂；涂层；材料
0引言
热喷涂技术是利用某种热源将喷涂材料加热到熔融或半熔融状态，通过高速气流使其雾化，然后喷射、沉积到经过预处理的基体材料表面，从而形成附着牢固的表面层的加工方法。热喷涂技术一般按热源类型可分为燃气法、气体放电法和电热法。近年来。随着对涂层性能要求的进一步提高，又出现了电热爆炸喷涂、超音速喷涂、冷喷涂等新方法。热喷涂与其他表面处理相比具有可喷涂材料广泛(如金属、陶瓷以及高分子材料等)；基体不受限制，涂层厚度容易控制；工艺灵活、成本低等特点，这使得热喷涂技术广泛应用在航空航天．机械、造船、石油、化工、医学等领域，起到了提高产品质量、节约能源、提高效率等作用。本文从新型热喷涂的原理、热喷涂材料的新进展、热喷涂层质量监控等方面作简要介绍。
1几种新型热喷涂方法的原理
1．1爆炸喷涂
爆炸喷涂是利用氧和可燃性气体的点火燃烧造成的气体膨胀而产生爆炸．释放出热能和冲击波，利用脉冲式气体爆炸的能量和冲击波将被喷涂的粉末材料加热、加速轰击到工件表面而形成涂层。气体燃烧和爆炸可产生超声速高能气流，爆炸波的传播速度高达3000m／s，其中心温度可达4 000℃，粉末离子的飞行速度可达1200m／s。
爆炸喷涂涂层结合强度高，可达70MPa以上，涂层致密(孔隙率<2％)；工件表面温度低，最高不超过200℃；涂层均匀、厚度易控制，涂层厚度一般为0．025 mm～0．3 mm。涂层表面粗糙度可小于Ra l.6 um，经磨削后可达到Ra 0.025um。但是设备价格高、噪声大，必须在隔声问内进行.
1．2电热爆炸喷涂
电热爆炸喷涂是继火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂之后发展起来的一种新的喷涂技术。它是利用金属导体(丝、箔或粉末)沿轴向施加瞬间直流高电压．在金属内部产生106A／C1T12～107 A／cm2的电流而爆炸，产生的冲击波使得金属粒子以极高的速度喷向基体表面，然后在基体表面急剧冷却，从而形成涂层。电热爆炸喷涂可以实现涂层与基体的冶金结合，提高涂层的结合强度.
1．3超音速火焰喷涂
超音速火焰喷涂(High Velocity OxyFuel，简称 HVOF)是通过Laval喷嘴实现的，该喷嘴是按流体动力学的原理设计的。其喷涂的原理为：燃料气体和助燃剂以一定的比例导入燃烧室内混合，产生爆炸式燃烧，高温燃气经燃烧室上部燃烧头内的4根倾斜喷管进入铜喷嘴，粉末由送粉气(Ar、N：)定量沿燃烧头内碳化钨中心套管送入高温燃气中，由高温高速燃气带出喷嘴，直接喷在工件上形成涂层。超音速火焰喷涂具有粉粒温度低、运动速度高、涂层致密、结合强度高和喷涂效率高等优点．
1．4超音速电弧喷涂
超音速电弧喷涂是在普通电弧喷涂基础上发展起来的一项新技术，超音速电弧喷涂机主要由电源、超音速喷枪、送丝装置、控制箱和压缩空气系统等组成。它将金属或合金制成两个熔化电极，由电动机变速驱动，在喷枪口相交产生短路而引发电弧，熔化，借助压缩空气雾化成微粒并高速喷向经过预处理的工件表面，形成涂层。喷枪结构采用拉瓦尔喷嘴，当压缩空气经过拉瓦尔喷嘴时，气流速度可显著增加，并带动雾化粒子实现超音速喷涂。超音速电弧喷涂具有使用寿命长、工艺成本低、效率高等特点。
I．5超音速等离子弧喷涂
超音速等离子弧喷涂是在普通等离子弧喷涂的基础上通过对喷枪的特殊设计而发展起来的，该技术具有高温和高速的特点，特别是得到的氧化物和碳化物陶瓷涂层、金属陶瓷涂层具有涂层致密、空隙率低、结合强度高等特点。
1．6冷喷涂
冷喷涂又称冷空气动力喷涂法(CGDS，COld Gas DynamicSpray)，通过Laval喷枪，利用预热过的压缩气体(一般在100℃ 700℃)将固体粉末粒子(5岬～50um)加速到300m／s～l500 m／s，粉末颗粒在完全固态下高速撞击基体，产生较大的塑性变形而沉积于基体表面形成涂层。冷喷涂具有喷涂工作温度低、喷涂粒子沉积速率高、孔隙率低、设备相对比较简单以及涂层表面承受压应力等优点.
参考文献 略
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