超低压等离子喷涂与沉积技术的发展动态

超低压等离子喷涂沉积技术是近几年来正在发展的一项崭新技术。该技术特点是在原低压等离子喷涂基础上(通常喷涂工作压力为5000～8000Pa),采用大流量真空泵,使容器内动态工作压力达到100Pa以下,配置150kw大功率等离子喷枪,使从喷枪喷出的高温粉体在加热过程中达到一定比率的气化。该技术结合了传统等离子喷涂或者低压等离子喷涂以凝固为主形成喷涂涂层和物理气相沉积以气/固方式形成沉积薄膜的特征。利用该技术可以制备不同与传统等离子喷涂和物理气相沉积能够获得的涂层组织结构,为材料表面改性提供了新的技术途径。本文将介绍这一技术的特点、发展动态和最近大连海事大学自行研制的超低压等离子喷涂与沉积设备。     

超低压等离子喷涂与沉积技术的发展动态

超低压等离子喷涂沉积技术是近几年来正在发展的一项崭新技术.该技术特点是在原低压等离子喷涂基础上(通常喷涂工作压力为5000-8000Pa),采用大流量真空泵,使容器内动态工作压力达到100 Pa以下,配置150kw大功率等离子喷枪,使从喷枪喷出的高温粉体在加热过程中达到一定比率的气化.该技术结合了传统等离子喷涂或者低压等离子喷涂以凝固为主形成喷涂涂层和物理气相沉积以气/固方式形成沉积薄膜的特征.利用该技术可以制备不同与传统等离子喷涂和物理气相沉积能够获得的涂层组织结构,为材料表面改性提供了新的技术途径.本文将介绍这一技术的特点、发展动态和最近大连海事大学自行研制的超低压等离子喷涂与沉积设备.     

超低压等离子喷涂技术及应用

超低压等离子喷涂技术是热喷涂领域出现的一项新技术。该技术融合了传统等离子喷涂技术以凝固为主形成涂层和气相沉积技术以气/固方式沉积薄膜的特征。该技术适合快速大面积薄涂层制备,可实现涂层微结构控制(层状结构、柱状结构及混合结构涂层)。本文主要介绍了超低压等离子喷涂技术的特点、分类、设备组成,重点介绍了该技术的潜在应用。     

等离子喷涂高炉渣口

提高高炉渣口的使用寿命,最有效的办法是在渣口上喷涂一层高温耐磨涂层。湖南省冶金材料研究所于1987年进行了采用等离子喷涂工艺在高炉渣口易损面上喷涂耐高温陶瓷层的试验研究。喷涂渣口在湘钢、涟钢、冷水江铁厂高炉上试用,取得了较好的效果。现简介如下:1.等离子喷涂技术及设备等离子喷涂是利用转移型弧喷枪把喷涂     

直流等离子喷枪的研究现状及发展趋势

直流等离子喷枪是等离子喷涂系统中最为核心的部件,决定了粒子的熔融软化沉积效果和涂层性能。总结 了阴极、阳极 ( 喷嘴 ) 和气体分配环等关键部件的结构特征对等离子射流的影响。进一步介绍了直流等离子喷枪 的结构优化发展,重点从等离子体射流稳定性和涂层沉积效率提升等角度进行阐述,介绍了级联等离子喷枪对射 流稳定性的优化,以及送粉方式对涂层沉积效率的提升,并展望了未来的发展趋势。     

直流等离子喷枪等离子弧稳定方面的研究

对传统的单阳极—阴极喷枪、新型的三阴极—单阳极喷枪和三阳极—单阴极喷枪三种不同的方案就等离子弧稳定的基本原理及其工艺特性、易损件的使用寿命以及它们在喷涂各种材料时所能达到沉积效率和喷涂效率进行解析。     

新型燃气轮机用热障涂层研究

本文旨在开发新型的具有低的导热系数及高的使用寿命的大气等离子喷涂热障涂层。使用了工业上广泛应用的等离子喷枪制备出系列涂层体系。通过改变涂层材料的化学特性,如使用高纯度材料以提高抗烧结能力,使用镝稳定的氧化锆粉末和预含孔隙结构的粉末。同时,团聚烧结（A＆S）与空心球形粉末（HOSP）被运用以期获得有益的微观结构。最终,使...     

内送粉等离子喷涂枪的研究与应用现状

内送粉等离子喷涂枪将难熔粉末送入喷枪内部的高温区,增强了粉末的熔化效果,可制备出高质量的涂层,同时获得较高的粉末沉积效率。本文总结了等离子喷涂枪内、外送粉方式的特点,综述了国内外典型内送粉等离子喷涂枪的研究与应用现状。     

悬浮液等离子喷涂沉积热障涂层研究进展

悬浮液等离子喷涂（SPS）采用液相送料的方式,解决了纳米级粉末在热喷涂过程中送料困难的问题,同时,可沉积具有纳米级或亚微米级的柱状晶或垂直裂纹等结构的涂层。本文综述了近些年SPS制备热障涂层的相关研究进展。对SPS的原理和工艺特点进行了介绍;阐述了SPS制备热障涂层典型微结构,包括垂直裂纹和柱状晶结构的沉积机理;探讨了悬浮液特性（包括固含量、粘度、表面张力）、喷涂工艺参数（包括喷枪类型、喷涂距离）、基材表面粗糙度等对SPS沉积涂层微结构、热物理性能、热循环性能等的影响。最后,对SPS未来的发展及研究趋势进行了展望。     

高、低喷涂功率下内送粉等离子喷涂YSZ粒子熔化状态研究

等离子喷枪采用内送粉方式后,喷涂功率对YSZ热障涂层微观结构和性能有着独特的作用,高功率下制备的涂层结合强度反而较低。本文研究了内送粉等离子喷枪在高功率(42.5 kW)和低功率(33.6 kW)时距喷嘴出口90 mm处的粒子熔化状态(粒子温度、粒子飞行速度、粒度分布及扁平粒子形貌)。研究结果表明,采用高喷涂功率时,由于等离子射流较高的热焓值使粒子迅速熔化并细化成粒径较小的熔滴,熔滴在撞击基体前发生再凝固降低了扁平粒子间的粘结。涂层出现横向裂纹,结合强度平均值仅为22.58 MPa。采用小喷涂功率时,既能保证粒子熔化良好又不会导致粒子发生明显细化。涂层结合强度平均值为37.25 MPa,随试片弯曲180(°)后仅出现一处剥落,1100℃炉中保温10 min取出后迅速置于水中淬冷130次后,试片中部涂层完好,显示出良好的抗热震性能。     

等离子喷涂镍基封严涂层热性能的研究

研究了镍基可磨耗封严涂层的抗热性能。采用等离子喷涂工艺喷涂镍基复合粉末,并对喷涂后涂层的抗热性能进行研究。结果表明,采用等离子喷涂制备的镍基封严涂层经过500℃不同时间热处理试验,涂层的硬度及显微组织仍能满足涂层的使用要求,涂层的抗热性能良好。     

大气等离子喷涂固体氧化物燃料电池用低温阴极材料

大气等离子喷涂由于能够快速制备具有可控微结构的功能涂层,在固体氧化物燃料电池(SOFCs)制造中具有广阔的应用前景。该技术使得低温运行(500～700℃)的SOFCs可通过在耐用低成本金属支撑体上直接喷涂得以制备。不过,目前商业应用的SOFCs所使用的标准阴极材料在较低运行温度下具有很高的极化电阻,因此,开发可替代的高性能低温阴极材料是推动金属支撑体应用的关键。在不锈钢基材上通过轴向注入大气等离子喷涂方法制备了镧锶钴铁氧化物(LSCF)涂层,并对涂层的厚度和微观结构进行了表征,同时采用X射线衍射(XRD)方法分析了等离子喷涂过程中涂层材料的分解和杂质相的产生。根据这些结果确定了能够制备LSCF涂层的等离子喷涂参数,以及可用于喷涂复合阴极涂层的条件范围。     

等离子与火焰喷涂镍铝涂层性能研究

采用等离子和火焰两种方法制备NiAl涂层,对比了NiAl复合粉末在这两种喷涂工艺条件下所得涂层的硬度、结合强度和组织结构。实验结果表明采用等离子法制备的NiAl涂层致密,涂层孔隙率低,与基体的结合强度高,且涂层的硬度较高。     

氧化钽喷涂及涂层熔炼实验

液态铈非常活泼,与很多涂层都发生反应。将钽坩埚表面氧化后熔炼铈已有比较满意的结果,但在石墨坩埚表面喷涂Ta2O5涂层的研究报道却很少。本文总结了石墨坩埚表面等离子及火焰喷涂Ta2O5涂层工艺。在大气中通过热震试验考核了氧化钽涂层相稳定性,在真空感应加热环境下对火焰喷涂氧化钽涂层进行了进一步的热震稳定性考核,采用SEM分析了涂层表面微观形貌,同时采用XRD技术分析了加热前后氧化钽涂层的组成变化,分析表明,火焰喷涂能够制备单一的Ta2O5涂层。石墨坩埚表面Ta2O5涂层熔炼实验表明,液态铈不侵蚀Ta2O5涂层。     

等离子喷涂准晶热障涂层研究

采用等离子喷涂法制备了AlCuCoSi准晶涂层,并对其进行了结合强度、抗热冲击性能及热扩散率的测试,通过金相显微镜、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了涂层截面的形貌和结构。结果表明,采用等离子喷涂可以得到具有十面体准晶相的AlCuCoSi准晶涂层,其结合强度可达30MPa;经过100次400℃至室温的水淬热冲击后,涂层未脱落,具有良好的抗热冲击性能;喷涂后没有杂相生成;在600℃时,涂层的热扩散系数仍很低,可以作为热障涂层使用。     

氧化锆涂层喷涂工艺对涂层显微结构及热物理性能影响

采用大气等离子喷涂(APS)技术制备氧化锆涂层,并以SprayWatch-2i在线监测系统观测喷涂过程中氧化锆粒子的飞行速度和表面温度.采用扫描电镜(SEM)对氧化锆涂层的显微结构进行观察,并测定涂层的部分热物理性能,研究颗粒飞行特性--涂层结构--性能之间的关系.结果表明,采用较大功率制备的涂层,其结构较为致密、气孔...     

等离子喷涂镍铝钨涂层在复杂小内孔零件上的制备工艺研究

由于复杂小内孔零件的结构限制,进行等离子喷涂加工时存在喷涂死角、遮蔽效应及零件与转台旋转时同心度差等问题,易造成镍铝钨涂层厚度不均匀、疏松、开裂、结合力差,在后续涂层机械加工过程中也易出现表面粗糙度大、裂纹、脱落等缺陷,成品率较低。本文采用自动化等离子喷涂工艺在某复杂小内孔零件内表面进行镍铝钨涂层制备,对喷涂夹具、喷涂路径、喷涂工艺参数以及涂层后续机械加工方法等工艺因素造成涂层质量波动的影响规律进行了探索,进而对核心工艺因素进行了优化,得到了较高的成品率,满足了实际生产要求。     

大气等离子喷涂工艺对纳米结构和传统Yb2SiO5 涂层微观结构的影响

纳米材料由于具有一些独特的效果而表现出了独特的性能,纳米结构稀土硅酸盐被认为是很有前景的环境 障碍涂层 ( EBC ) 材料之一。稀土硅酸盐材料中Yb2SiO5 因其卓越的高温相稳定性、对水蒸气环境的耐久性、低 热导率以及优秀的化学稳定性受到了研究者们的广泛关注。本文研究了大气等离子喷涂工艺 ( APS ) 参数对纳米 结构和传统Yb2SiO5 涂层微观结构的影响,并研究了相同大气等离子喷涂工艺下,纳米结构Yb2SiO5 喂料和传统 Yb2SiO5 喂料对涂层微观结构的影响,分析了APS 制备过程中不同结构喂料对涂层结构影响机制。结果表明：相 同喷涂参数制备的纳米结构Yb2SiO5 涂层孔隙率低于传统Yb2SiO5 涂层,以及纳米结构Yb2SiO5 涂层的铺展性和 融化度均优于传统Yb2SiO5 涂层,表明纳米结构Yb2SiO5 涂层为很有前途的环境障碍涂层之一。     

大气等离子喷涂制备 La0.8Sr0.2 MnO3热控陶瓷涂层的辐射特性研究

热控材料是保障航天器在空间轨道运行的关键材料，其中 La 0.8 Sr 0.2MnO3热控陶瓷凭借良好的辐射特性在空间热控领域被广泛关注。随着航空航天技术的快速发展，多功能智能化的航天器对热控材料的辐射调节能力提出了更高的要求。采用大气等离子喷涂工艺制备La0.8 Sr0.2MnO3热控陶瓷涂层，通过调控喷涂参数，研究了孔隙率、基材种类对 La0.8Sr0.2 MnO3 涂层半球发射率的影响，探明其影响机制，为辐射性能优异的大气等离子喷涂热控涂层提供了研究基础。