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等离子喷涂技术研究现状

更新时间  2018-06-05 11:24:58 阅读

金属部件是工程应用和建筑的基础,并且暴露在广泛的条件和环境中,例如在流程工业中。延性金属基材料可以在周围的操作环境中承受不同类型的磨损。在这种情况下,可以使用硬热喷涂涂层来提高金属表面的耐磨性。氧化铝喷涂(Al)2O3)和氧化铝-二氧化钛(Al)2O3-TiO2)材料广泛应用于纺织、纸浆、造纸、泵等行业,用作热喷涂防护涂层,防止磨损、冲蚀和气蚀。氧化铝是一种硬度高、耐磨性好、耐腐蚀、耐热性较低的硬质材料。它还具有很高的电阻,使铝2O3适用于电气绝缘和高穿透电压的涂层应用。铝断裂韧性2O3少量添加TiO可提高涂层质量2,它与Al机械地混合在一起。2O3颗粒或机械地粘在铝上2O3微粒作为一层小TiO2粒子,作为不利的一面,加入的TiO2也降低了涂层的硬度和耐磨性。在过去的十年里,纳米结构粉末得到了越来越多的关注,涂层性能也得到了改善,例如更高的韧性、附着力和耐磨性。通常,Al2O3和Al2O3-TiO2用混合铝法制备了粉末。2O3和TiO2熔碎粉末或熔覆铝2O3TiO颗粒2。制备流动性好的纳米球形颗粒,最常用的方法是喷雾干燥。粉体制备方法与TiO_22研究了粉末和喷涂层中的分布情况,发现影响涂层性能的因素。均匀分布的TiO2在喷雾干燥粉末中,与使用混合或机械包覆粉末氧化铝喷涂相比,涂层性能得到了改善,从而使铝的区域区分开来。

等离子喷涂的技术研究现状情况

铝2O3涂层通常用等离子喷涂,参考关于氧化铝喷涂工艺的研究,等离子炬一般能熔化任何材料,但其熔化温度与汽化(或分解)温度相差很大。。常规等离子喷涂用氧化物陶瓷粉末的粒度分布通常为+45~22μm。等离子体的形成与电弧波动有关,不同粒径的粒子与径向送粉相结合,导致粒子运动轨迹和热历史变化范围较广。这种散射会导致涂层结构中的缺陷,例如部分熔融颗粒、未熔化颗粒和相关孔隙率。一种改进铝的方法2O3涂料一直采用高速氧燃料(等离子喷涂)喷涂工艺,它是以燃烧氧气和燃气或液体为基础的。铝的熔化温度2O3为2040°C,因此也可采用燃烧喷涂方法,如火焰喷涂和等离子喷涂喷涂。根据使用过的燃气,火焰最高温度可达到2828至3160℃。与等离子喷涂相比,等离子喷涂喷涂工艺可以获得非常致密的涂层,因为涂层的颗粒速度较高。与等离子喷涂相比,在等离子喷涂工艺中,粒子的充分熔化通常需要较小的颗粒尺寸。等离子喷涂喷涂陶瓷的熔化和沉积效率被认为很低,但用乙烯作为燃料气来克服这一缺点。喷涂铝的要求2O3与其他陶瓷,采用等离子喷涂工艺,是足够的粒子飞行时间和加热从喷粉到点的气体喷射温度下降到低于粒子的温度。这是通过在燃烧室内喷粉的等离子喷涂手电筒实现的。

通常,Al2O3涂层采用等离子喷涂。近年来,随着纳米结构粉末等离子喷涂技术的发展,等离子喷涂工艺的应用提高了涂层性能,i.e.、团聚和烧结粉末的纳米一级粒子。据报道,纳米结构涂层和等离子喷涂喷涂涂层比传统等离子喷涂涂层具有更高的耐磨性。然而,纳米结构等离子喷涂涂层和等离子喷涂喷涂陶瓷涂层在磨料磨损、冲蚀磨损和空蚀磨损方面的性能还没有得到真正的比较。近几十年来,热喷涂涂层的空蚀研究越来越多,但对金属涂层和碳化物涂层的研究主要集中在金属涂层和碳化物涂层上。而陶瓷材料,尤其是陶瓷涂层的研究,还没有得到积极的研究。已发表了一些块体陶瓷的空蚀研究,但有关热喷涂陶瓷涂层的研究却很少。通常,这些材料具有脆性结构和较低的内聚力,因此与碳化物涂层相比,抗空蚀能力要低得多。然而,等离子喷涂喷涂和纳米结构粉末材料所提供的涂层性能是提高陶瓷涂层在空蚀环境中性能的潜在选择。

氧化铝基涂层适用于不同的应用,在这些应用中,他们暴露在不同类型的磨损,如磨损,侵蚀,或空蚀磨损,氧化铝喷涂的标准与说明。特别是目前对等离子喷涂喷涂陶瓷涂层的冲蚀磨损性能和陶瓷涂层的气蚀冲蚀磨损的研究非常有限。因此,研究陶瓷涂层在固体颗粒磨损和空蚀条件下的磨损行为具有重要意义。通过对磨损性能的比较,可以很好地了解涂层的整体性能。在本研究中,Al2O3和Al2O3-13 TiO2不同形貌的粉末(烧结和烧结)


一.等离子喷涂实验技术



1.涂层制造


采用常压等离子喷涂(APS)和高速氧燃料(等离子喷涂)喷涂法制备氧化铝基涂层.采用普通F4MB(Sulzer Metco AG,瑞士)等离子炬,采用径向喷粉技术对APS涂层进行等离子喷涂。采用氩和氢作为工艺气体。采用TOPGEN(GTV GmbH,德国)喷枪喷涂等离子喷涂涂层。各种工艺气体可以与TopGun和22 mm长的燃烧室一起使用,这使得它特别适合于喷涂陶瓷粉末。以乙烯为燃料气体进行等离子喷涂喷涂。本文给出了APS和等离子喷涂喷雾工艺的喷雾参数。

2.粉末材料


给出了本研究中所用粉末的信息。熔碎铝2O3粉末采用APS和等离子喷涂喷涂工艺。对这两种工艺进行了粒度优化。等离子喷涂用粗粉,等离子喷涂喷涂用细粉。此外,两种不同类型的Al粉末2O3-13 TiO2在两种喷雾过程中都使用(粒径优化)。艾尔2O3-13 TiO2粉末要么熔化粉碎,要么烧结。团聚烧结粉体具有纳米结构,由细小均匀分布的Al颗粒组成。2O3和TiO2。这些粉末具有球形的粉末形态,制备后的主要粒径约为50~500 nm,大到1500 nm的颗粒较少。铝的常规粉末2O3和Al2O3-TiO2采用熔融破碎法制造,形成致密的不规则块状颗粒。熔碎铝粉末形貌的研究2O3-TiO2混合粉末,浅灰色TiO2粒子可以观察到,而较暗的灰色粒子是Al2O3。

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