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如何正确选择涂层材料和喷涂工艺

更新时间  2018-09-13 14:11:36 阅读

热喷涂涂层的性能和涂层的质量(Mass)主要是由您所选择涂层材料、喷涂工艺及其工艺参数所决定的。

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选择涂层材料应根据以下原则进行:

首先要满足涂层的应用需求,即满足涂层实际运行工况的要求,满足对涂层使用寿命的要求。

综合考虑材料的应用(application)性、工艺性和经济性,即材料既能满足应用需求,又能满足喷涂工艺的要求,而且又比较经济。

单一材料(Material)不能满足时可采用多种材料复合和多层涂层复合的原则。在某些工况下可采用多种材料复合,形成复合涂层;单一结构(Structure)的涂层不能满足时,可采用多层式结构。

由于复合涂层在整个涂层厚度上都应具有相同的功能,因此复合涂层材料的选择应注意:

多种材料的综合性能要满足使用(use)要求。

既能与基体材质相容,涂层中的各种材料之间又具较好的相容性。

应考虑喷涂时不同材料的沉积效率。

多层结构的涂层在进行材料(Material)选择时,应注意:

根据材料的不同性能要求进行选择(Select)。

粘接底层材料要考虑(consider)其结合性能(xìngnéng)和再覆盖(Cover)性能;面层材料主要依据工件对涂层要求的功能进行选择。

底层材料和面层材料的相容性。

材料选择中应用性、工艺性和经济性的综合分析:

由于材料的应用(application)需求往往是多方面的,在材料选择(Select)时应突出主要应用需求,兼顾其他性能要求。例如,要求耐磨(nàimó)损的涂层往往也要求耐腐蚀(释义:指腐烂、消失、侵蚀等)。选择时以满足主要功能耐磨损为主,兼顾耐腐蚀要求。

工艺性好,流动性好易输送,可控制(control),沉积(sedimentation)效率高。

不必片面强调涂层的使用寿命,能与工件等寿命的为最好。

涂层材料选择(Select)还应考虑到喷涂工艺对材料的影响:

材料经喷涂工艺后会发生变化。碳化钨喷涂碳化钨,是一种由钨和碳组成的化合物。分子式为WC,分子量为195.85。为黑色六方晶体,有金属光泽,硬度与金刚石相近,为电、热的良好导体。如材料会产生氧化、失碳(C)和相变等。其性能也会改变。例如,碳化钨喷涂后会氧化及失碳,氧化钛(Ti)类材料喷后会失氧,碳化钨陶瓷材料会失碳和相变,使硬度降低。氧化锆喷涂后会产生可逆的相变,并伴有一定的体积(volume)变化等。

不同材料(Material)的沉积效率是不同的。对于复合涂层,其中的成份配比会在喷涂后发生变化。

与铸造、锻造等常规方法(method)制成的材料不同,涂层是由无数个变形粒子组成的层状结构组织,含有一定的孔隙、材料呈各向异性、涂层中存在着多种复杂的应力。

当涂层材料(Material)确定以后,应根据使用要求确定喷涂工艺。喷涂工艺的选择原则:

根据涂层的使用要求和涂层材料确定喷涂工艺。超音速喷涂工作原理:由小孔进入燃烧室的液体燃烧,如煤油,经雾化与氧气混合后点燃,发生强烈的气相反应,燃烧放出的热能使产物剧烈膨胀,此膨胀气体流经Laval喷嘴时受喷嘴的约束形成超音速喷涂高温焰流。此焰流加热加速喷涂材料至基体表面,形成高质量涂层。

选定的喷涂工艺应能适合于涂层工件本身。

当有二种以上的工艺方法都能满足要求时,应选择成本低的。

选择喷涂工艺时一般可作如下选择:

根据涂层的使用要求确定喷涂工艺。只要能满足要求,优先选择低成本工艺。若对涂层的技术要求并不苛刻,熔点低于2000℃的金属或合金材料,可选择火焰喷涂。

对于高熔点陶瓷材料,如氧化锆,氧化铬等,涂层的工况又较为恶劣,工件又是较贵重的关键部件,可考虑选择(Select)等离子(ion)喷涂。因为等离子喷涂的材料适应面较广,材料的熔点不受限制,热源具有非氧化性,工艺参数可以精细控制,涂层的再现性较好。

对于量大面广的大型金属喷涂工程,可选用电弧喷涂工艺。氧化铝喷涂工业氧化铝是由铝矾土(Al2O3·3H2O)和硬水铝石制备的,对于纯度要求高的Al2O3,一般用化学方法制备。Al2O3有许多同质异晶体,目前已知的有10多种,主要有3种晶型,即α-Al2O3、β-Al2O3、γ-Al2O3。其中结构不同性质也不同,在1300℃以上的高温时几乎完全转化为α-Al2O3。如大面积喷铝(Al)喷锌(zinc)防腐(anticorrosion)工程均采用电弧喷涂工艺。由于电弧喷涂的效率高,成本(Cost)低,质量相对较好,因此在锅炉(Boilers)“四管”喷涂镍铬合金,造纸机烘缸的不锈钢喷涂中得到广泛应用。

对于要求高结合强度、低气孔率的金属、合金及某些金属陶瓷涂层,可选用超音速火焰喷涂(HVOF)或爆炸喷涂。


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