纳米羟基磷灰石/钛复合粒子冷喷沉积行为

运用冷喷涂技术在不同喷涂温度和不同硬度基体上沉积单个纳米羟基磷灰石/钛(nHA/Ti)复合粒子,研究喷涂温度与基体硬度对复合粒子冷喷沉积行为的影响规律。采用扫描电子显微镜(SEM)观察沉积后复合粒子的表面形貌及结合形态,结合能谱分析(EDS)沉积后复合粒子中HA的Ca/P比。结果表明,基体为Ti6Al4V和316L不锈钢基体时,粒子碰撞后发生了一定的塑性变形呈现中部隆起的扁平状,粒子周边出现了环形薄带。随着加速气体温度升高,复合粒子变形程度有所增加;基体为HA+Ti涂层基体时,碰撞后粒子呈现近球形嵌入至涂层基体中,随着加速气体温度升高,复合粒子嵌入至涂层基体中深度有所增加,粒子在基体表面粘附率增加。通过对沉积后复合粒子中HA的Ca/P比发现,冷喷沉积后复合粒子中的Ca/P比与原始粉末中基本相同。     

制备工艺方法对 NiCrFeMo 涂层组织和性能影响研究

采用等离子喷涂、 超音速火焰喷涂和冷喷涂工艺制备了 NiCrFeMo 涂层, 并对涂层的金相性能、 不同基体 材料下涂层的结合性能、 不同温度下涂层的耐磨性能进行了检测。 实验结果表明： 采用冷喷涂工艺制备的涂层孔 隙率最低, 对应涂层的结合强度最高, 但冷喷涂工艺制备的涂层对基体材料较为敏感, 而超音速火焰喷涂和等离 子喷涂受基体材料影响不大。 在室温下, 冷喷涂涂层显示出较优的耐磨性能, 在高温下超音速火焰喷涂涂层显示 出较优的耐磨性能。     

冷喷涂技术的应用现状及展望

简要介绍了冷喷涂技术的原理与特点,冷喷涂工艺参数、粒子沉积行为与喷涂后涂层的性能等研究现状,并对冷喷涂技术的应用前景进行了展望。     

真空冷喷涂LiNi_(0.33)Co_(0.33)Mn_(0.33)O_2涂层颗粒沉积行为研究

真空冷喷涂是一种基于室温及真空条件下超细陶瓷粉末粒子的撞击破碎实现涂层沉积的方法。目前,真空冷喷涂技术已经在微电子器件,金属防护以及新能源领域展现了良好的应用前景。本研究将目光转向锂离子电池,基于真空冷喷涂技术,在氧化铝基体上制备了锂离子电池LiNi_(0.33)Co_(0.33)Mn_(0.33)O_2(NMC)三元材料正极涂层,使用扫面电子显微镜(SEM)观察了NMC涂层的表面及截面微观形貌,使用X射线衍射(XRD)对涂层的相结构进行了测试,使用3D激光显微镜表征了涂层的表面粗糙度,系统研究了载气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条件对NMC涂层微观形貌及粒子沉积行为的影响。结果表明,在真空冷喷涂NMC涂层中可以观察到明显颗粒破碎沉积现象,涂层结构致密。NMC粉末颗粒沉积方式受气流量、喷涂距离、喷涂次数等沉积条件的影响,载气流量的提高会提高粒子撞击速度,从而提高涂层沉积速率,但过高的气流量会导致粒子发生冲蚀,在涂层表面留下凹坑,致使涂层粗糙度增大。喷涂距离过大会导致NMC颗粒撞击速度减小,粒子破碎不充分,涂层呈现出类似团聚粉末堆积的疏松结构。喷涂次数影响涂层厚度,在合适的沉积参数条件下,可以通过调整喷涂次数实现涂层厚度的线性调控。     

冷喷涂金属涂层的耐腐蚀性能的提升方法

沉积温度低的特点使冷喷涂可避免喷涂金属粉末的氧化及对基材的热影响，是制备高致密金属涂层的有效 方法，在耐腐蚀金属涂层制备方面具有广阔的应用前景。然而在粒子高速碰撞沉积过程中，容易因粒子的塑性变 形程度不足而在粒子界面形成孔隙，相互连通的孔隙导致涂层不能隔绝腐蚀介质的渗入，因此不具备长效腐蚀防 护作用。对此，本文首先介绍了冷喷涂金属涂层的显微组织特点；其次，重点从基于热作用、力作用和热力耦合 作用的原位处理或后处理总结了改善冷喷涂金属涂层内部粒子间结合质量，进而提升金属涂层耐腐蚀性能的方法， 包括原位喷丸辅助冷喷涂方法、热处理、激光重熔、搅拌摩擦处理与热轧处理等，最后，针对当前冷喷涂耐腐蚀 涂层的发展现状，总结了亟待解决的问题和发展方向。     

真空冷喷涂致密Al_2O_3陶瓷涂层微观结构的研究

本文选用平均粒径为400nm的Al_2O_3陶瓷粉末,采用真空冷喷涂的方法在玻璃基体上制备了涂层,采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及高分辨透射电镜(HR-TEM)等方法对真空冷喷涂氧化铝涂层的微观结构进行了深入分析。结果表明,Al_2O_3颗粒主要是以单个颗粒作为沉积单元,喷涂颗粒高速碰撞基体和已沉积涂层,发生了晶粒细化及塑性变形,在涂层的局部能够观察到由于粒子的强烈撞击而形成的非晶组织。此外,由于粒子高速碰撞过程中发生塑性变形,涂层局部产生了高密度的位错。     

HVOF喷涂CoCrW涂层的工艺参数优化及涂层显微组织对结合强度的影响

采用4因素3水平正交试验方法优化CoCrW涂层的HVOF喷涂工艺参数,以涂层显微组织评分为指标进行分析,并测试了最佳参数下涂层与基体的结合强度。结果表明:在氧气流量、煤油流量、送粉速率和喷涂距离分别取897 L/min、22 L/h、66 g/min、340 mm时,可得到理想的涂层组织状态,此时涂层与基体的结合强度为69.7 MPa。分析认为,HVOF喷涂工艺中,高速运动的粒子撞击基体产生喷丸效应,同时在很短的时间内动能转化为热能,使得熔融粒子在界面处产生二次塑化,有利于熔滴的快速铺展,增强了涂层的致密性,提高了涂层与基体的结合强度。     

热处理对超音速火焰喷涂 NiCoCrAlY 涂层组织性能的影响

采用超音速火焰喷涂制备了NiCoCrAlY合金涂层,采用真空热处理工艺对涂层进行了后处理,研究了热处理前后涂层的结构形貌、界面以及涂层结合强度的变化。研究结果表明:热处理后涂层的缺陷和孔隙由8.3%降低至1.4%;SEM和EDS分析表明,涂层与基材之间发生了元素互扩散,涂层与基体形成了约20μm的扩散层,涂层的结合强度由42.1MPa提高到55.6MPa。热处理后,涂层/基体界面形成的扩散层改善了界面结合状态,有助于消除界面处的残余应力,并形成冶金结合,从而提高涂层的结合强度。     

等离子喷涂 Mo 包覆 Ni20Cr 自粘结粉末 制备的粘结层结合性能

针对如何提升金属粘结层结合强度的问题, 本研究提出了使用 Mo 包覆 Ni20Cr 复合粉末作为新型粘结层 材料的方法。 高熔点 Mo 包覆层可以减少喷涂过程中核芯元素的蒸发, 在大气等离子喷涂条件下获得超高温熔滴, 有助于涂层与基体以及涂层内部实现冶金结合。 采用机械合金化法制备了 Mo 包覆 Ni20Cr 复合粉末, 并在大气 等离子喷涂条件下制备涂层考察其结合强度。 通过一维传热模型预测了镍基合金熔滴碰撞在镍基合金、 奥氏体不 锈钢和低碳钢基体上实现铺展熔合冶金自结合所需要的温度, 采用 DPV-2000 测试系统对粒子飞行过程中的温度 进行测量, 使用扫描电子显微镜 (SEM) 对涂层的微观结构进行了表征。 粒子温度测量结果表明, 在大气等离子 喷涂条件下, Ni20Cr-Mo 熔滴可加热至 2620 ℃以上, 满足碰撞铺展过程中引起基体表面熔化而产生冶金结合的 温度条件。 涂层结合强度拉伸试验中所有试样都从胶中断裂, 涂层结合强度大于 76.1 MPa。 组织观察结果表明涂 层组织结构致密, 不仅大量粒子层界面间产生了冶金结合, 涂层与基体界面处也观察到一定深度的熔坑, 表明涂 层与基体以及涂层层间界面均实现了冶金结合, 由此显著提高了结合强度。     

粒子飞行速度对热障涂层结构和性能影响

采用常规等离子喷涂（APS）和超音速等离子喷涂（SAPS）两种工艺制备了热障涂层,研究表明：两种等离子射流中粒子表面温度相近,SAPS工艺中粒子飞行速度达到430m/s,比APS工艺（200m/s）粒子飞行速度提高1倍。由于SAPS工艺中等离子射流速度高,熔融粒子在等离子射流中产生雾化形成尺寸较小粒子,伴随粒子撞击基体的速度提高,增加了熔融粒子撞击基体能量,在基体上形成厚度薄和飞溅少的＂板条＂,加强了＂板条＂与基体或＂板条＂与＂板条＂间结合,消除了APS工艺制备的热障涂层中典型层状结构,使热障涂层结合强度和抗热震性能分别提高40%和1倍。     

高压冷喷涂技术特点及应用概述

高压冷喷涂是一种高压气流加速微小颗粒形成超音速(300～1200m/s)气固双相流轰击金属或绝缘基体表面形成涂层的工艺。与传统热喷涂相比,该技术具有喷涂温度低、涂层对基体热影响小、送粉速度快、涂层孔隙率低等优点,这使得高压冷喷涂技术适用范围较广,且喷涂粉末可以回收利用,降低了喷涂成本。本文从高压冷喷涂技术原理出发,介绍了技术特点、影响因素,综述了高压冷喷涂技术的应用及相关领域,展望了高压冷喷涂技术的未来发展和要求。     

氧化敏感有色金属材料的冷喷涂研究进展

有色金属材料通常氧亲和能力强,在高温时容易氧化。传统热喷涂技术所用的喷涂温度高,喷涂过程为开放环境,导致有色金属颗粒的氧化、烧损、相变、残余应力和晶粒长大等问题。如何在减少喷涂材料的热致缺陷和保持喷涂粉末原有特性的同时降低喷涂温度,这为冷喷涂技术的发展提供了契机。本文针对冷喷涂氧化敏感有色金属材料的国内外研究现状进行总结,涉及有色金属材料包括:镁、铝、铜、钛及钛合金、钨、钽、铌材料,分别从冷喷涂技术、喷涂材料、工艺、后处理四个方面总结了改善沉积层质量的措施,阐述冷喷涂增材制造存在的问题,展望冷喷涂技术在氧化敏感有色金属领域的发展趋势。     

喷涂角度对HVOF喷涂WC-10Co-4Cr涂层性能的影响

随着超音速火焰喷涂技术的迅速发展,工业上需要耐磨处理的工件的外形复杂性问题越来越突出,喷涂过程中需要多种角度进行喷涂.本文用GTV-K2喷枪喷涂WC-lOCo-4Cr,对不同角度喷涂的涂层性能进行了研究.结果表明:(1)60(°)以下,随着喷涂角度的增加,粉末的沉积效率逐渐升高;(2)60(°)到90(°)之间,沉积效...     

PS-PVD 热障涂层显微结构对耐侵蚀性能的影响研究

采用等离子喷涂物理气相沉积 ( PS-PVD ) 技术开展了热障涂层梯度结构调控研究，通过调整喷涂送粉速率， 在底部、中间和顶部沉积阶段制备了五种不同的热障涂层，对热障涂层的显微组织、粗糙度、孔隙率、耐熔盐腐 蚀和耐粒子冲蚀性能进行表征，阐明了显微结构变化对热障涂层耐侵蚀性能的影响。研究表明：送粉速率的变化 对PS-PVD热障涂层羽柱状结构的沉积有显著的影响，低送粉速率下，涂层底部结构比较致密，当送粉速率增大时， 由于粉末颗粒在喷涂过程气化不充分，未熔粒子增加，羽柱状顶部结构趋向致密结构转变，涂层顶部孔隙率下降， 表面粗糙度降低。送粉速率由底至顶梯度递增制备的涂层表现出较高的耐熔盐腐蚀性能和耐粒子冲蚀性能。     

热喷涂技术应用及研究进展与挑战

热喷涂作为重要的表面工程技术之一,是通过在材料表面制备材料保护涂层与功能涂层,赋予基体材料没有,但服役环境所必须的表面性能的方法。由于热喷涂可以制备从超过50%孔隙缺陷含量到接近完全致密的任意材料的涂层,基于缺陷控制可满足从可磨耗、耐高温隔热、耐磨损与耐腐蚀等不同服役要求,经过100余年的发展已经形成了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂、普通火焰喷涂等一系列方法,已经成为在众多产业领域,包括航天航空、交通运输、石油化工、电力能源、冶金钢铁、纺织与造纸、机械制造等,提高产品寿命与竞争力不可或缺的技术。制备可以提供耐磨损、耐环境腐蚀防护、耐高温隔热防护等保护涂层是热喷涂尤为重要的应用方面,热喷涂作为可显著提升结构零件耐磨损的涂层制备方法应用非常广泛,但在动载如冲蚀、空蚀、疲劳磨损、或高应力磨料磨损条件下,涂层材料的耐磨性能尚不能完全发挥;由于涂层总是存在一定的孔隙,难以以制备态直接用作长效耐腐蚀防护涂层,适当的封孔处理成为其用作耐腐蚀涂层的必要条件;包括以燃气轮机热障涂层为代表的耐高温隔热涂层等在航空与地面重型燃机中的应用,在欧美热喷涂市场中约占比60%,随着我国燃气轮机技术的发展,该市场潜力有望逐步得到发掘。热喷涂耐磨损涂层性能的进一步提升不仅需要开发新型硬质耐磨材料以及宽温域自润滑材料,还需要结合材料开发,发展可使粒子间结合充分的涂层制备方法,其次,基于涂层结构特征与服役性能关系控制磨损服役条件,防止源于粒子间脱落的加速磨损是确保长效磨损保护的基础。如何制备在喷涂态即可满足腐蚀介质不浸渗的致密涂层依然是热喷涂耐腐蚀涂层制备需要攻克的挑战。冷喷涂、等离子喷涂、物理气相沉积、液料热喷涂等新方法近年来发展迅速,与这些方法相配套的材料制备技术的发展将是这些新方法得到广泛应用的基础。新能源、医疗、民生、半导体等对导电、催化、生物活性、绝缘、耐刻蚀等功能涂层的需求也将有力推动热喷涂技术的发展。本文将结合目前热喷涂技术在国内外的应用现状与存在的问题,展望热喷涂技术进一步发展过程中有待解决的主要挑战性技术问题,为本领域技术人员合理认识热喷涂技术的特点,直面挑战,深入开展开发与基础研究,推动技术提供参考。     

冷喷涂陶瓷金属化沉积机理研究进展

陶瓷与金属由于在热膨胀系数上的差异,导致在热加工后结合强度较差。冷喷涂是一种新型绿色环保的表面涂层和增材制造技术,其优点是结合强度较高,对基体热影响小,残余应力为压应力,能够直接在陶瓷表面制备结合力较高的金属涂层,是一种潜在的陶瓷金属化技术。本文综述了国内外冷喷涂陶瓷金属化技术的研究进展和技术现状,着重介绍了冷喷涂陶瓷金属化涂层的组织结构特点和工艺优化方案,分析了金属陶瓷界面的两种结合现象和结合机理,并展望了冷喷涂陶瓷金属化技术的应用设想。     

喷涂电流对铝硅 - 聚苯酯涂层组织结构和沉积率的影响

采用等离子喷涂制备了铝硅-聚苯酯复合涂层, 研究喷涂电流对复合涂层组织和沉积率的影响。 结果表明： 随着喷涂电流的增加, 等离子喷涂功率增加, 传导为喷涂粒子的热能和动能, 粒子的温度和速度提高, 伴随着高 分子聚苯酯的高温烧蚀和高速铝硅液滴的飞溅, 复合涂层的沉积率逐渐降低。