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超音速喷涂碳化钨喷涂工艺简介

更新时间  2018-06-06 11:16:50 阅读

1.超音速喷涂/碳化钨喷涂工艺简介

热喷涂是描述熔滴或半熔液滴形成涂层的所有方法的通用术语。在热喷涂中,该材料以粉末、线材或棒状的形式被输送到喷枪产生的火焰中,在火焰中熔化,形成的液滴加速到达要涂覆的基体上。火焰的热能和动能可以通过燃烧燃气和氧气的混合物产生,也可以通过使用电源产生。根据能量来源,热喷涂方法可分为等离子喷涂法(常压等离子喷涂法、真空等离子体VPS法和低压等离子体LPPS法)、燃烧火焰喷涂法(等离子喷涂)、高速氧/空燃法(超音速喷涂碳化钨喷涂/HVAF法)、电弧法(丝弧法)、爆轰法(D-Gun法),以及最新的冷气体法(CGS)。

由于涂层是由扁平的、快速凝固的液滴形成的,速度对获得层状结构涂层的密度起着重要的作用。火焰温度对合适的喷涂材料有很强的影响。陶瓷涂层主要采用常压等离子喷涂法制备,而金属陶瓷等温敏材料则更倾向于采用火焰温度较低的方法喷涂。在图1给出了各种喷雾系统的典型操作范围,详细看等离子喷涂技术研究现状


热喷涂涂层通常是为了获得更好的耐蚀性和耐磨性。因此,低孔隙率和良好的附着力是涂层的理想性能。高速工艺-特别是高速氧燃料喷涂-是制备低孔隙率、高附着力涂层的首选方法。

超音速喷涂的碳化钨喷涂技术


超音速喷涂碳化钨喷涂喷涂中,燃烧氧和燃料(如氢、煤油、丙烷、丙烯、天然气、乙烯或乙炔)的混合物产生热量。由于喷管的特殊设计,产生了超音速射流。

超音速喷涂碳化钨喷涂工艺的主要特点是能够产生低降解、低氧化、低相变的致密涂层。这是由于粒子在一个相对冷的火焰中停留的时间较短。它被广泛用于生产金属陶瓷和金属涂层,但超音速喷涂碳化钨喷涂工艺也被证明能够沉积致密的陶瓷涂层。

在超音速喷涂碳化钨喷涂过程中,燃料和氧气与喷雾粉一起引入燃烧室。气体的燃烧在燃烧室内产生高温高压,导致气体通过喷嘴的超音速流动。粉末颗粒在燃烧室和喷管飞行过程中熔化或部分熔化。火焰温度变化范围为2500°C~3200°C,取决于燃料、燃料气氧比和气体压力。在超音速喷涂碳化钨喷涂过程中,粒子完全或部分熔化,取决于火焰温度、粒子停留时间、材料熔点和导热系数。

有几种不同的超音速喷涂碳化钨喷涂喷淋系统,它们的设计和能力不同。每一种设计都有不同的设计,但它们都是基于相同的基本原则。高压(3巴以上)和每分钟几百升气体流量的组合产生超音速气体速度。这些系统大致可分为第一代、第二代和第三代。在第一代和第二代火炮中,用氧气加压燃烧气体燃料产生的排气射流速度约为2000米/秒。第一代和第二代的主要区别在于喷嘴的设计。在第一代的超音速喷涂碳化钨喷涂系统中,通常有较大的燃烧室和直管喷嘴。该设计可产生最大1马赫(与声速相关的气体速度)速度。第二代是基于DeLaval喷嘴,它允许在喷嘴发散部分超过1马赫的速度。在标准喷涂条件下,该系统的功率约为100 kW,可喷涂2~3kg/h的WC-Co。第三代系统的功率从100千瓦到300千瓦不等,较高的室压范围从8巴到25巴,能够达到10公斤/小时的喷雾率。表1等离子喷涂技术的等离子是怎么形成的?总结了几代人之间的主要差异。


从科学的角度来看,颗粒速度(V)、颗粒温度(T)以及基底特征是影响矿床形成的主要参数。它们决定了矿床的堆积过程和沉积性质。颗粒速度和温度对沉积效率和微观结构有一定的影响。超音速喷涂碳化钨喷涂工艺的发展趋势是气体压力更高,粒子速度更快,颗粒温度更低,如图所示图2。这对涂层的微观结构有明显的影响,即层间边界氧化量减少,压扁率增加,从而使涂层密度成倍提高。


超音速喷涂碳化钨喷涂工艺中颗粒速度快、颗粒温度低对涂层组织有明显的影响,其中片状边界氧化量降低,压扁率增加,从而提高了涂层密度。


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