根據(jù)所使用的熱源,熱噴涂技術(shù)被分為等離子噴涂、火焰噴涂和電弧噴涂等。不同的熱噴涂技術(shù)具有不同的特點和應(yīng)用范圍。
1 等離子噴涂技術(shù)
等離子焰流溫度高達 10 000 ℃以上,幾乎可以熔化所有固體物質(zhì)。熱噴涂技術(shù)以等離子焰流作為熱源,具有十分廣泛的應(yīng)用范圍,只要是具有物理熔點的材料,都可以利用等離子噴涂技術(shù)形成涂層。
在性能上,等離子噴涂層的機械性能主要受涂層內(nèi)扁平粒子間的結(jié)合力控制。為了提高粒子間的結(jié)合力,需要提高噴涂粒子的溫度,目前采用有兩種方法。一種發(fā)展時間較長,主要是提高等離子電弧功率,一方面能夠增加等離子焰流的溫度,另一方面提高了噴涂粒子射向基材的速度。噴涂粒子速度越快,則具有的動能越大,當粒子噴到基材表面后,動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使粒子熔融更加充分,從而提高粒子間的結(jié)合力。另一種方法,則是要降低等離子焰流速度,使噴涂粒子在等離子焰流中有足夠長的時間充分受熱。這種概念出現(xiàn)較晚,實現(xiàn)的方法主要是加大噴嘴孔徑、降低等離子電弧的壓縮效應(yīng),從而實現(xiàn)等離子射流的低速化。通過實驗檢測,不論是提高等離子電弧功率,還是降低等離子焰流速度,都是提高粒子間結(jié)合力的有效途徑。
2 火焰噴涂技術(shù)
火焰噴涂中,使用較廣泛的主要有爆炸噴涂和高溫火焰噴涂。兩種噴涂方式具有一個共同的特點,即焰流速度高。焰流速度高有助于提高涂層與基體的結(jié)合強度。其中,超音速火焰噴涂的火焰速度可高達1500 m/s 以上。當噴涂粒子進入火焰,噴涂粒子受熱熔化并加速到300~500 m/s,高速噴涂到基材表面,獲得結(jié)合強度高且致密的高質(zhì)量涂層。
3 電弧噴涂技術(shù)
將絲狀材料分別接電源的正極和負極,兩極絲狀材料端部靠近產(chǎn)生高溫的電弧,絲狀材料瞬間融化;通過工作氣體將熔化的材料液滴高速噴出,同時將絲狀材料勻速送入補充;融化的材料液滴到達基材表面冷卻形成噴涂層
電弧噴涂技術(shù)的優(yōu)勢在于成本低廉。一方面在保證高結(jié)合強度的條件下,電弧噴涂對工件溫度和基材性能要求不高。另一方面,電弧噴涂節(jié)能,所使用的能源(電能)成本遠低于等離子噴涂和火焰噴涂。因此綜合來看,電弧噴涂的成本僅為等離子噴涂和火焰噴涂的1/3~1/10。
1 等離子噴涂技術(shù)
等離子焰流溫度高達 10 000 ℃以上,幾乎可以熔化所有固體物質(zhì)。熱噴涂技術(shù)以等離子焰流作為熱源,具有十分廣泛的應(yīng)用范圍,只要是具有物理熔點的材料,都可以利用等離子噴涂技術(shù)形成涂層。
在性能上,等離子噴涂層的機械性能主要受涂層內(nèi)扁平粒子間的結(jié)合力控制。為了提高粒子間的結(jié)合力,需要提高噴涂粒子的溫度,目前采用有兩種方法。一種發(fā)展時間較長,主要是提高等離子電弧功率,一方面能夠增加等離子焰流的溫度,另一方面提高了噴涂粒子射向基材的速度。噴涂粒子速度越快,則具有的動能越大,當粒子噴到基材表面后,動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,使粒子熔融更加充分,從而提高粒子間的結(jié)合力。另一種方法,則是要降低等離子焰流速度,使噴涂粒子在等離子焰流中有足夠長的時間充分受熱。這種概念出現(xiàn)較晚,實現(xiàn)的方法主要是加大噴嘴孔徑、降低等離子電弧的壓縮效應(yīng),從而實現(xiàn)等離子射流的低速化。通過實驗檢測,不論是提高等離子電弧功率,還是降低等離子焰流速度,都是提高粒子間結(jié)合力的有效途徑。
火焰噴涂中,使用較廣泛的主要有爆炸噴涂和高溫火焰噴涂。兩種噴涂方式具有一個共同的特點,即焰流速度高。焰流速度高有助于提高涂層與基體的結(jié)合強度。其中,超音速火焰噴涂的火焰速度可高達1500 m/s 以上。當噴涂粒子進入火焰,噴涂粒子受熱熔化并加速到300~500 m/s,高速噴涂到基材表面,獲得結(jié)合強度高且致密的高質(zhì)量涂層。
3 電弧噴涂技術(shù)
將絲狀材料分別接電源的正極和負極,兩極絲狀材料端部靠近產(chǎn)生高溫的電弧,絲狀材料瞬間融化;通過工作氣體將熔化的材料液滴高速噴出,同時將絲狀材料勻速送入補充;融化的材料液滴到達基材表面冷卻形成噴涂層
電弧噴涂技術(shù)的優(yōu)勢在于成本低廉。一方面在保證高結(jié)合強度的條件下,電弧噴涂對工件溫度和基材性能要求不高。另一方面,電弧噴涂節(jié)能,所使用的能源(電能)成本遠低于等離子噴涂和火焰噴涂。因此綜合來看,電弧噴涂的成本僅為等離子噴涂和火焰噴涂的1/3~1/10。