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熱噴涂:熱噴涂技術是利用某種熱源將噴涂材料加熱至熔化或半熔化狀態,用高壓氣流將其霧化,并以一定的速度噴射沉積到經過預處理的基體表面從而形成涂層的表面加工技術(在日本熱噴涂被稱形象的稱為熔射)。通常將金屬、合金、金屬氧化物、金屬/陶瓷混合物、碳化物、線材、棒材以及各種復合材料沉積在不同的基體材料上,形成具有獨特微觀結構的涂層或者精準成型的部件。熱噴涂技術使基體材料或工件形成了保護性或功能性表面涂層,使其達到:防腐、耐磨、耐磨、抗高溫、抗氧化、隔熱、絕緣、導電、防微波輻射等功能,其在世界范圍內諸多工業領域都有著廣泛重要的應用。
熱噴涂適用范圍很廣,幾乎所有固體材料都可以作為熱噴涂的基材,可在各種基體上制備各種材質的涂層:金屬、陶瓷、金屬陶瓷以及工程塑料等都可用作熱噴涂的材料,工藝適應性強,產值約占材料表面工程所有產值的三分之一。
按照熱源不同,熱噴涂可以分為多種。其中,等離子噴涂居主導地位;高速火焰噴涂(超音速/聲速)居第二,占據25%的市場比例;電弧噴涂代替傳統火焰噴涂技術上升至第三位。
▲熱噴涂生產一般包括3個基本工序--工件表面預處理、噴涂和涂層后處理,其基本工藝流程如圖所示。
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比較項目 | 火焰噴涂 | 電弧噴涂 | 等離子噴涂 | 爆炸噴涂 | 超音速火焰噴涂 |
熱源 | O2+C2H4 | 電弧加熱 | 電弧產生高溫低壓等離子體 | O2+C2H2 | 煤油、乙烯、丙烯、氫氣 |
焰流溫度(℃) | 850~2000 | 20,000 | 20,000 | 未知 | 1400~2500 |
焰流速度(m/s) | 50~100 | 30~500 | 200~1200 | 800~1200 | 300~1200 |
顆粒速度(m/s) | 20~80 | 20~300 | 30~800 | ~800 | 100~1000 |
熱效率 | 60~80% | 90% | 35~55% | 未知 | 50~70% |
沉積效率 | 50~80% | 70~90% | 50~80% | 未知 | 70~90% |
噴涂材料形態 | 粉末,線材 | 線材 | 粉末 | 粉末 | 粉末 |
結合強度(Mpa) | >7 | >10 | >35 | >85 | >70 |
最小孔隙率 | <12% | <10% | <2% | <0.1% | <0.1% |
最大涂層厚度 | 0.2~1.0 | 0.1~3.0 | 0.05~0.5 | 0.05~0.1 | 0.1~1.2mm |
噴涂成本 | 低 | 低 | 高 | 高 | 較高 |
設備特點 | 簡單,可現場施工 | 簡單,可現場施工 | 復雜,但適合高熔點材料 | 較復雜,效率低,應用面窄 | 一般,可現場施工 |
▼不同熱源的最高溫度
等離子噴涂是采用剛性非轉移型等離子弧為熱源,將欲噴涂粉末材料加熱到熔融或半熔融狀態,在經過高速焰流將其霧化加速噴射到經預處理的工件表面,形成噴涂涂層的一種熱噴涂表面加工方法。