等離子噴涂應(yīng)用

從20世紀(jì)50年代到現(xiàn)在，等離子噴涂技術(shù)的應(yīng)用已從航空、空間擴(kuò)展到鋼鐵產(chǎn)業(yè)、汽車制造、紡織機(jī)械、船舶。近年來，等離子噴涂技術(shù)已應(yīng)用于高科技領(lǐng)域，如納米涂層、梯度功能材料、超導(dǎo)涂層、生物功能涂層。
 

科普知識(shí)：等離子噴涂應(yīng)用

                                                      等離子噴涂應(yīng)用

1、送粉量及電功率
 
送粉量及電功率這兩個(gè)工藝參數(shù)是噴涂過程中最主要的參數(shù)，又是需要常常變動(dòng)的參數(shù)，而且這兩個(gè)參數(shù)是互相聯(lián)系的，在確定這兩個(gè)工藝參數(shù)時(shí)，重點(diǎn)是保證二者的恰當(dāng)匹配。送粉量和功率恰當(dāng)匹配指的是對于由一定牌號(hào)一定粒度組成的粉末，在不同的送粉量下，應(yīng)當(dāng)施加不同的電功率，通過調(diào)整氫氣流量來保證所需的工作電壓和射流的熱焓，通過調(diào)整電流的大小調(diào)節(jié)輸入功率。當(dāng)送粉量不變時(shí)，假如電功率過小，則粉末熔化不良，涂層中夾雜的生粉多，粉末撞擊工件時(shí)變形不充分，并有較多的粉末彈跳損失，沉積效率低，涂層質(zhì)量下降。反之若電功率過大，固然粉末的熔化和撞擊變形良好，但粉末受熱氧化燒蝕嚴(yán)峻，涂層中夾著較多的煙塵，熔化粒子飛濺嚴(yán)峻，同樣會(huì)使沉積效率降低，涂層質(zhì)量下降。因此，對于一定牌號(hào)一定粒度組成的粉末，送粉量的大小和電功率值要相適應(yīng)。出產(chǎn)中確定送粉量和電功率最佳匹配的方法是采用噴涂沉積效率試驗(yàn)，一般取沉積效率曲線中最高點(diǎn)處的電功率值為最佳值。
 
2、噴涂間隔
 
粉末在等離子焰流中加熱和加速都需要一段時(shí)間，因此應(yīng)有一個(gè)合適的噴涂間隔，噴涂間隔過近，會(huì)因粉末加熱不良，撞擊變形不充分而影響涂層質(zhì)量，還會(huì)使零件受等離子焰流的影響而嚴(yán)峻氧化，同時(shí)也會(huì)使基體溫升過高，造成熱變形。噴涂間隔過遠(yuǎn)又會(huì)使已經(jīng)加熱到熔融狀態(tài)的粉末在與零件接觸時(shí)冷了下來，飛行速度也開始降低，同樣影響涂層質(zhì)量，噴涂效率會(huì)顯著降低。
 
3、主氣、二次氣及送粉氣的流量
 
通入噴槍用于壓縮電弧并發(fā)生電離的氣體稱為主氣，等離子噴涂常用Ar氣等作為主氣，為了進(jìn)步等離子弧的熱焓常在離子氣中加入N2、H2，稱之為二次氣或次級(jí)氣，用于帶動(dòng)粉末的氣體稱為送粉氣。主氣的流量，是重要的工藝參數(shù)之一，它直接影響到等離子焰流的熱焓和流速，繼而影響噴涂效率和涂層孔隙率等，氣流量過大或過小均會(huì)導(dǎo)致噴涂效率的降低和涂層孔隙率的增加。氣流量過大，離子濃度減少，過量的氣體會(huì)冷卻等離子的焰流，使熱焓和溫度下降，不利于粉末的加熱，粉末熔化不平均，使噴涂效率降低，涂層組織松散，孔隙率增加；反之氣流量太小，會(huì)使噴槍工作電壓下降，使焰流軟弱無力，并輕易引起噴嘴燒蝕。送粉氣的流量對涂層質(zhì)量的影響也很大，對外送粉噴槍而言送粉氣對涂層質(zhì)量的影響尤其嚴(yán)峻，送粉氣流量過小會(huì)使粉末難以到達(dá)焰流中央，過大則會(huì)使粉末穿過射流中央，產(chǎn)生嚴(yán)峻的“邊界效應(yīng)”，致使涂層松散，結(jié)合強(qiáng)度降低。
 
4、噴槍移動(dòng)速度
 
噴槍移動(dòng)速度對涂層質(zhì)量和噴涂效率的影響在一定的范圍內(nèi)并不顯著。在一定送粉量下噴槍移動(dòng)速度或噴槍與工件的相對速度的慢與快，意味著單位時(shí)間內(nèi)，噴槍掃過工件面積的多少或每次噴涂層的厚度，所以調(diào)節(jié)噴槍的移動(dòng)速度實(shí)際上是控制每次噴涂層的厚度。每次噴涂的厚度不宜太厚。一般情況下，每次噴涂的涂層厚度不要超過0.25mm，對于要求噴涂厚度為0.25mm的涂層，也應(yīng)以兩次或多次噴成為好。此外噴槍移動(dòng)速度對工件的溫升也有影響，為不使基體局部溫升過高而造成熱變形或熱應(yīng)力過大，也但愿在保證籠蓋的條件下，選用較快的噴槍移動(dòng)速度。
 
5、基體金屬的溫度
 
基體金屬的溫度是噴涂工藝一項(xiàng)重要的參數(shù)。多數(shù)工件在噴涂前，需進(jìn)行一定的預(yù)熱，目的是為了去除濕氣，并使表面活化，有利于涂層與基體的結(jié)合，以及控制基體相對涂層的熱膨脹。對于一些薄壁件，可減小噴涂后冷卻時(shí)因?yàn)榱慵屯繉拥氖湛s不一致而造成的應(yīng)力，從而有利于涂層與基體的結(jié)合。噴涂前預(yù)熱還可以使零件在噴涂后的抗疲憊強(qiáng)度下降量減少。但是當(dāng)金屬零件的預(yù)熱溫度超過200℃時(shí)，零件表面開始出嚴(yán)峻的氧化膜，導(dǎo)致涂層的結(jié)合強(qiáng)度顯著下降。一般況下預(yù)熱溫度為100~150℃，在噴涂WC-Co粉末時(shí)，為減少碳的燒損，基體應(yīng)保持更低溫度。

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