等离子热喷涂知识



2023-03-19 08:36:09 | 来源:上海新业美科新材料科技有限公司 | 阅读:570
等离子热喷涂知识


等离子喷涂知识


我们以常见的氧化铝-氧化钛陶瓷复合涂层来举例。此类涂层性价比高,应用广泛,增强、改性潜力较大。尤其是即便使用自熔性底粉来等离子喷涂进行应力的减少,基体与过渡层、过度层与面层之间的冶金结合也不足以使整个涂层系统之结合强度有质的奔腾。这种情况下,引入激光熔覆技术,主要目的就是重熔过程中,粉体成分互融、沿着热源方向形成以冶金结合为主的柱状结构。


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                                           等离子喷涂



科普知识:等离子喷涂知识



经由等离子喷涂和激光熔覆工艺联合处理的涂层,离别了疏松的片状结构,涂层的耐滑动磨损得到增强,而且涂层硬度较单独等离子喷涂工艺下的机能增强2-2.5倍。由于涂层更加致密,其耐侵蚀的机能也有晋升。但考虑到粉体熔点固定,其耐高温机能未做考量。


对于普通材料来说,其机能多少会因长期暴露在某些特定环境中,受附近介质的化学或电化学作用的影响而发生改变,好比说长期暴露在户外大气的钢铁结构件就轻易被侵蚀。因此为了保护材料表面,往往需要利用热喷涂技术制造一个特殊的工作表面,使其达到:防腐、耐磨、减摩、抗高温、抗氧化、隔热、绝缘、导电、防微波辐射等一系多种功能。


热喷涂技术的详细过程,是指利用某种热源将粉状、丝状或棒状的金属或非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态,然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流将其雾化,并以一定的速度喷射沉积到经由预处理的基体材料表面,与基体材料相结合。较之以其它表面工程技术,热喷涂技术的凸起特点在于:


 


①热源的温度范围很宽,所以可供喷涂用的涂层材料几乎包括所有固态工程材料,如金属、合金、陶瓷、金属陶瓷、塑料以及由他们组成的复合物;


②喷涂过程中基体受热的程度较小且可以控制,因此可以在各种材料长进行喷涂,对基体的组织和机能几乎没有影响;


③设备简朴,操纵灵活,既可对大型构件进行大面积喷涂,也可在指定的局部进行喷涂;既可在工厂室内进行喷涂也可在室外现场进行施工。


在可供选择的喷涂材料中,陶瓷材料因具有熔点高、硬度大、化学不乱性好等长处而成为热喷涂技术中常用的一种喷涂材料,常用的有氧化铝、氧化钛、氧化铬、碳化钨、碳化铬、碳化硅、氮化钛、氮化硅等,主要用于部件的侵蚀、氧化及磨损防护。其中氧化铝是使用最广泛的高熔点氧化物材料,其在热喷涂领域的详细应用状况可看下方:


氧化铝在天然界中资源丰硕,价格低廉,并兼具有多方面的优良机能,其熔点为2050℃,呈白色,有多种同质异晶体。常见的有γ-Al2O3,δ-Al2O3、θ-Al2O3和α-Al2O3。γ-Al2O3是低温形态的氧化铝结晶.为立方结构晶型,其密度为3.47g/cm3。在1200℃以上就开始转化为高温型α-Al2O3,转变是单向的.体积收缩13%。α-Al2O3是各种变体中最不乱的结构,它的不乱温度可达熔化温度,其密度为3.95g/cm3,其晶型为六方结构。


氧化铝在一定的高温前提下具有优良的力学机能和化学机能。在充分烧结后对无机酸和盐类具有不溶性;有较强的抗氟化氢和良好的抗氢氧化钠,碳酸钠,熔融玻璃等侵蚀机能。在1700~1800℃高温时具有较强的抗除氟以外气体的侵蚀作用;可在1900℃以下的氧化性气氛或强还原性气氛中使用,在1950℃可短时间使用。


用纳米尺寸粉末作原料不能直接用于喷涂。为了解决这个题目,需要将纳米颗粒进行再处理,使之形成具有纳米结构特征的球状微米尺寸粒子,改善粒子的活动性。当等离子喷涂时,熔化颗粒经历撞击基材、展丌、平铺、凝固成准圆小薄片。熔融颗粒的液滴在基材上撞击成盘状,详细外形由表面张力、密度、粘度和液滴的速度决定。这个过程的时间很短,就形成了有小薄片叠加而成层状结构的涂层。因为从碰撞到凝固的时间很短,熔化颗粒无法达到前一个已铺开的小薄片边角处,从而涂层中必泛起孔隙。


制备单一的氧化铝涂层喷涂层,得到的涂层组织较松散,结协力差,涂层在磨损时表现为脆性剥落。原始粉未颗粒的大小对喷涂后涂层的组织结构有着不同的影响,研究表明原始粉料尺寸越细小,涂层的终极机能越优胜。对涂层进行x衍射分析,涂层都是由α-Al2O3和γ-Al2O3两相组成,微观结构的不同在于原始粉末尺寸不同和喷涂过程中粒子的熔融程度不同。粒子在撞击基材前的充分熔融和较高的颗粒速度,能使粒子撞击时有很好的变形,并导致层间的良好结合和低的气孔率。不同粒径的粉末制得的涂层可在一定程度上说明,涂层中γ-Al2O3相越多,则喷涂过程中粉末的熔化就越充分,所得到的涂层结构越致密。


但在Al2O3粉木中添加一定量的TiO2粉末后,制备Al2O3/TiO2复合涂层,可改善涂层的综合机能。Ti02的熔点为1840℃,Al2O3的熔点为2050℃,在喷涂时TiO2的熔化状态较好,粘结力强,在凝固时可粘结在Al2O3涂层粒子之间的孔隙中,而且与Al2O3存在成分扩散,产生固溶,从而明显进步了涂层的致密程度和粘结强度,有利于耐蚀性及耐磨性的进步。当TiO2的含量在13%~20%时涂层的耐磨性为最好。跟着TiO2含量的增加,涂层的致密性逐渐进步,硬度逐渐下降,这是由于TiO2的硬度比Al2O3要低。涂层的磨损失效由脆性剥落向类似于金属材料的粘着磨损、疲惫磨损和磨粒磨损转化。


 

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