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如何正確選擇涂層材料及噴涂工藝

熱噴涂技術

如何正確選擇涂層材料及噴涂工藝

分類:
熱噴涂基礎知識
作者:
發布時間:
2011/11/23 00:00
熱噴涂涂層的性能和涂層的質量主要是由您所選擇涂層材料、噴涂工藝及其工藝參數所決定的。
 
選擇涂層材料應根據以下原則進行:
  1. 首先要滿足涂層的應用需求,即滿足涂層實際運行工況的要求,滿足對涂層使用壽命的要求。
  2. 綜合考慮材料的應用性、工藝性和經濟性,即材料既能滿足應用需求,又能滿足噴涂工藝的要求,而且又比較經濟。
  3. 單一材料不能滿足時可采用多種材料復合和多層涂層復合的原則。在某些工況下可采用多種材料復合,形成復合涂層;單一結構的涂層不能滿足時,可采用多層式結構。
 
由于復合涂層在整個涂層厚度上都應具有相同的功能,因此復合涂層材料的選擇應注意:
  1. 多種材料的綜合性能要滿足使用要求。
  2. 既能與基體材質相容,涂層中的各種材料之間又具較好的相容性。
  3. 應考慮噴涂時不同材料的沉積效率。
 
多層結構的涂層在進行材料選擇時,應注意:
  1. 根據材料的不同性能要求進行選擇。
  2. 粘接底層材料要考慮其結合性能和再覆蓋性能;面層材料主要依據工件對涂層要求的功能進行選擇。
  3. 底層材料和面層材料的相容性。
 
材料選擇中應用性、工藝性和經濟性的綜合分析:
  1. 由于材料的應用需求往往是多方面的,在材料選擇時應突出主要應用需求,兼顧其他性能要求。例如,要求耐磨損的涂層往往也要求耐腐蝕。選擇時以滿足主要功能耐磨損為主,兼顧耐腐蝕要求。
  2. 工藝性好,流動性好易輸送,可控制,沉積效率高。
  3. 不必片面強調涂層的使用壽命,能與工件等壽命的為最好。
 
涂層材料選擇還應考慮到噴涂工藝對材料的影響:
  1. 材料經噴涂工藝后會發生變化。如材料會產生氧化、失碳和相變等。其性能也會改變。例如,碳鋼噴涂后會氧化及失碳,氧化鈦類材料噴后會失氧,碳化物陶瓷材料會失碳和相變,使硬度降低。氧化鋯噴涂后會產生可逆的相變,并伴有一定的體積變化等。
  2. 不同材料的沉積效率是不同的。對于復合涂層,其中的成份配比會在噴涂后發生變化。
  3. 與鑄造、鍛造等常規方法制成的材料不同,涂層是由無數個變形粒子組成的層狀結構組織,含有一定的孔隙、材料呈各向異性、涂層中存在著多種復雜的應力。
 
當涂層材料確定以后,應根據使用要求確定噴涂工藝。噴涂工藝的選擇原則:
  1. 根據涂層的使用要求和涂層材料確定噴涂工藝。
  2. 選定的噴涂工藝應能適合于涂層工件本身。
  3. 當有二種以上的工藝方法都能滿足要求時,應選擇成本低的。
 
選擇噴涂工藝時一般可作如下選擇:
  1. 根據涂層的使用要求確定噴涂工藝。只要能滿足要求,優先選擇低成本工藝。若對涂層的技術要求并不苛刻,熔點低于2000℃的金屬或合金材料,可選擇火焰噴涂。
  2. 對于高熔點陶瓷材料,如氧化鋯,氧化鉻等,涂層的工況又較為惡劣,工件又是較貴重的關鍵部件,可考慮選擇等離子噴涂。因為等離子噴涂的材料適應面較廣,材料的熔點不受限制,熱源具有非氧化性,工藝參數可以精細控制,涂層的再現性較好。
  3. 對于量大面廣的大型金屬噴涂工程,可選用電弧噴涂工藝。如大面積噴鋁噴鋅防腐工程均采用電弧噴涂工藝。由于電弧噴涂的效率高,成本低,質量相對較好,因此在鍋爐“四管”噴涂鎳鉻合金,造紙機烘缸的不銹鋼噴涂中得到廣泛應用。
  4. 對于要求高結合強度、低氣孔率的金屬、合金及某些金屬陶瓷涂層,可選用超音速火焰噴涂(HVOF)或爆炸噴涂。
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