爆炸喷镀的设备与工艺

一、概况 爆炸喷镀属热喷镀范畴,是继火焰喷镀、电喷镀、等离子喷镀之后发展起来的一种新工艺。此设备与工艺是美国联合碳化物和碳公司的专利。由该公司涂层服务部经营,在欧、美、亚三洲建立了16个喷镀工厂,代客加工各种材料的爆炸喷镀涂层,该公司从未出售过关于爆炸喷镀设备和专利,对该项工艺技术关键极为保密。更没有发表过实质性的技术资料。1979年     

钼基体上真空等离子体喷涂钨涂层的研究

采用真空等离子体喷涂(VPS)技术制备出厚度超过0.8 mm的金属钨涂层,并对涂层进行了高温热处理.结果显示:金属钨涂层主要呈层状结构,其密度可达到理论密度的98%以上;工艺参数对喷涂涂层性能有较大影响,特别是对涂层密度、结合强度有影响;高温热处理引起界面结构变化,形成钨钼混合层,且再结晶形成细小的晶粒;和CVD方法以及常压等离子体喷涂方法制备的钨涂层相比,低压等离子体喷涂具有明显的优势.     

电子回旋共振波等离子体及其应用

电子回旋共振波等离子体是依靠特殊的电磁波与电学各向异性材料相互作用来实现的,它被证明是一种适用于改进传统真空镀膜工艺的高效技术。与传统辉光等离子体放电系统相比,电子回旋共振波系统的特点是产生高离子电流密度、能量分布集中的等离子体,能够实现半导体薄膜的低压高速沉积,具有离化率高、放电反应室内无电极、适合大面积薄膜沉积等优点。在实际实验及应用中常使用双电源驱动等离子体放电系统,利用电子回旋共振波原理进行等离子体放电,而使用另一个独立的射频(或者直流)电源系统来驱动等离子体束流的引出,在等离子体放电过程中可实现独立、精确控制离子电流密度和离子能量等参数,在半导体薄膜沉积、精密刻蚀、等离子体源等领域有着重要的应用。本文主要介绍了电子回旋共振波等离子体原理、特点,并结合实验与诊断方法朗缪尔探针等技术来展示其研究应用进展。     

可剥性保护胶

本文简要介绍了可剥性保护胶的特点、配制原则、配方、配制方法和实际应用情况。这种可剥性保护胶不仅适用于电泳涂装过程中对螺纹(或其他欲遮蔽部位)的保护(防止涂层沉积上),而且对于其他表面处理,如喷镀、喷漆、浸漆等工艺过程,也有一定的参考价值。     

脉冲放电工艺参数对TiC涂层形成的影响

采用液相脉冲放电技术对机械切削加工工具材料表面进行改性,具有很大的经济效益.将高熔点金属Ti电极置入含碳的液相介质中,利用脉冲放电所产生的低温高能等离子体在45钢基体上沉积TiC陶瓷涂层.讨论了脉冲放电工艺参数对涂层形成与涂层硬度的影响.结果表明:脉冲宽度和峰值电流是影响涂层沉积的主要因素,脉冲间隔和放电沉积时间对涂层厚度有影响,而对涂层的硬度几乎没有影响;在小峰值电流(8 A)和窄脉宽(12 μs)的条件下,可以获得高硬度的TiC涂层.     

线形微波等离子体CVD金刚石薄膜沉积技术

本文将讨论一种新型的微波等离子体CVD设备———线形微波等离子体CVD设备和其在金刚石薄膜制备技术中的应用。利用Langmuir探针方法对线形微波等离子体CVD设备产生的H2等离子体进行的等离子体参数测量表明,在工频半波激励的条件下,H2等离子体的电子温度和等离子体密度分别约为6 eV和1×1010/cm3。尝试利用线形微波等离子体CVD设备,在直径为0.5 mm的小尺寸硬质合金微型钻头上进行了金刚石涂层的沉积,获得了质量良好的金刚石涂层。由于线形微波等离子体CVD设备产生的等离子体面积具有容易扩大的优点,因而在需要使用较大面积等离子体的场合,它将有着很好的应用前景。     

诚邀参加“粉末涂料涂装新工艺、新技术”研修班

一、研修内容(1)粉末涂料:性能特点、应用领域;涂装工艺要求;技术指导;质量控制及选用。(2)粉末涂料的制造工艺与设备:主要制造流程及制造设备。(3)粉末涂装工艺及设备:前处理工艺;涂装方法与设备;涂装烘过程中的流平、固化及其设备选择;涂层现场检查与修补和重涂;喷房与粉末回收装置的选型;现代技术的发展;数字化涂装设备;相关的国家标准;最新涂装技术的现实要求。(4)粉末涂装生产线:设备、设备相关计算、平面布置及产能计算;涂装线各设备详细说明(前处理设备、粉房及隔离、粉末固化炉);涂装工艺参数     

大气和低压等离子喷涂氧化铝涂层

根据大气(APS)和低压等离子喷涂(LPPS)的特点,采用两种不同的高纯氧化铝粉末制备了高纯氧化铝涂层.分别采用XRD和SEM对两种涂层的相和结构进行了研究,对涂层的显微硬度和断裂韧性进行了评价,并对涂层制备工艺和性能的关系进行了分析.结果表明:低压等离子喷涂制备的高纯氧化铝涂层韧性和致密性明显优于常压喷涂氧化铝涂层.     

耐高温腐蚀保护涂层

本文叙述了保护燃气轮机热部件的高温涂层。涂层包括从单一渗铬和渗铝处理到十分先进物理真空喷镀、发展中的低压等离子火焰喷涂和复合处理。     

空心叶片内腔化学气相沉积设备及抗氧化涂层研究

由于高效气冷空心叶片内腔的结构越来越复杂,采用物理气相沉积(PVD)和等离子喷涂(PS)技术不能进行空心叶片内腔冷却通道的涂层防护,化学气相沉积可以进行冷却通道内表面抗氧化涂层的防护.通过CVD涂层设备的研制、涂层沉积工艺、高温涂层性能等研究,对内腔涂层的涂覆机理、工艺方法和内腔涂层的应用进行了讨论.结果表明:研制的CVD设备可靠、工艺参数稳定、内腔表面涂层涂覆达到100%,所研究的化学气相渗铝涂层具有优良的高温抗氧化性能,其在先进航空发动机高效气冷空心叶片内腔表面有很好的工程应用前景.     

低压冷喷涂铝涂层微观结构与沉积特性研究

低压冷喷涂技术是一种不同于高压冷喷涂技术的新型喷涂工艺。本文以体积比为3:7的氧化铝粉末和铝粉的混合粉末为原料,以压缩空气为工作气体,利用低压冷喷涂设备在Q235钢基体上制备Al涂层,研究了温度、喷距、送粉速率和喷嘴横向移动速度等工艺参数对涂层沉积效率的影响。采用光学显微镜、扫描电镜,研究了涂层的微观结构和沉积特性。实验结果表明:在工作气体压力保持0.6 MPa不变的情况下,温度400℃、喷距25 mm、送粉速率为30—40 g/min、喷嘴横向移动速度4.0 m/min时,铝涂层沉积效率最佳;同时Al2O3陶瓷相的加入有利于涂层的沉积。     

铜基体低压等离子体钨喷涂层激光重熔后的结构与性能

在紫铜上直接喷涂的金属钨(W)层容易出现早期剥落。采用低压等离子体技术制备了Ni-Cu底层、Ni-W中间层和W层;利用大功率CO2激光束对W涂层重熔,研究了激光重熔处理对W涂层显微组织、致密度、结合强度及显微硬度的影响。结果表明:低压等离子喷涂的W层主要呈层状结构,W颗粒熔化不充分,涂层中存在大量的孔洞等缺陷;激光重熔后,W涂层表面的W颗粒已完全熔化,并在激光冷效应的作用下形成了一层厚度约为300μm的细晶组织,W涂层的致密度、结合强度得到了明显的提高。     

低压等离子喷涂厚钨涂层的组织与性能

为获得高致密度、高热导率及低氧含量的钨喷涂层,采用低压等离子喷涂(LPPS)技术,以4种不同工艺参数在铬锆铜基体上制备了0.9～1.2 mm钨喷涂层。用扫描电镜、氧氮分析仪及闪光导热仪研究了4种钨喷涂层的显微结构、氧含量及热导率,揭示了优化工艺制备的钨喷涂层的孔径分布,分析了喷涂功率和真空室压力对涂层的影响。结果表明,4种钨喷涂层均呈层状结构,优化工艺制备的钨喷涂层的致密度为98.4%,氧含量为0.2%(质量分数),热导率为110.76 W/(m.K),孔隙的主要孔径分布范围为0.2～4.0μm,以1.0μm左右的孔隙为主。     

不同喷涂工艺下NiCoCrAlYTa涂层的显微结构和性能

为探索不同喷涂工艺对NiCoCrAlYTa涂层的显微结构和性能的影响规律,确定最优工艺,采用大气等离子、低压等离子、常规超音速火焰和低温超音速火焰4种工艺在镍基单晶高温合金表面制备了NiCoCrAlYTa涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和显微硬度计等分析手段对喷涂态涂层的相组成、显微结构和显微硬度等进行了表征。结果表明,不同喷涂工艺下涂层的相组成均为γ′-Ni_3Al、β-NiAl和γ-Ni固溶体。低压等离子和超音速火焰喷涂的涂层致密且孔隙率低,其中超音速火焰喷涂的涂层孔隙率低于1%。低压等离子和低温超音速火焰喷涂的涂层氧含量很低,控制在0.3%~0.6%的范围。综合来说,低温超音速火焰喷涂工艺制备的涂层结构致密,孔隙率和氧含量很低。该工艺是沉积NiCoCrAlYTa涂层的首选。     

新型表面波等离子体源的诊断及不同工艺条件下的等离子体特性

表面波等离子体(Surface-wave-sustained plasma,SWP)是近年发展起来的一种新型低压、高密度等离子体。应用这种技术,很容易实现镀膜过程中的离子束辅助沉积(IBAD),从而制备出性能优异的类金刚石薄膜(DLC)。本文介绍了一种新型的SWP源,说明了朗缪尔探针等离子体诊断的基本原理,研究了微波功率、靶电压、真空度等对等离子体特性的影响。测试了不同工艺条件下的等离子体密度,电子温度,等离子体电位,悬浮电位。研究结果表明,微波功率、靶电压和真空度等参数对等离子体特性具有重要的影响。结果同时表明,这种表面波等离子体源即使在0.85 Pa的真空度下也能够产生高达1.87×1011cm-3的电子密度(在2.8 Pa可达2.1×1012cm-3)。     

等离子体微细加工技术的新进展

在大规模集成电路制造中常用反应离子刻蚀 ,但对于加工 2 0 0mm以上直径的片子和 0 2 5 μm的线宽及孔洞 ,它的能力已达到极限。低压等离子刻蚀设备 (ECR ,ICP ,HWP)和高浓度等离子体可以解决这一问题。已经在整个片子上均匀地获得高的刻蚀速率。剖面控制精确 ,可改善图形的保真度。本文介绍了干法刻蚀技术的这一最新进展 ,阐述了电子回旋共振等离子体源、感应耦合等离子体源、螺旋波等离子体源的工作原理和干法刻蚀的关键技术问题。     

低温等离子体技术在金属防护中的应用

低温等离子体技术作为一种涂层制备和表面改性的方法在金属防护中有着广泛的应用。对不同低温等离子体工艺,包括等离子体热喷涂、等离子体化学气相沉积、离子渗氮、双辉光离子渗金属、等离子体微弧氧化等在金属防护中的应用、研究进展以及存在的问题进行了综述。     

热喷涂及电子束物理气相沉积技术在热障涂层制备中的应用

对常用热障涂层制备技术,包括火焰喷涂、爆炸喷涂、大气等离子喷涂、高能等离子喷涂、超音速等离子喷涂、低压等离子喷涂、溶液注入等离子喷涂及电子束物理气相沉积技术进行了综述.介绍了上述几种制备技术的原理、工艺特点、存在不足及解决措施.认为发展爆炸喷涂工艺、溶液注入等离子喷涂工艺与EB-PVD工艺及其在新型热障涂层制备中的应用将是热障涂层制备技术研究的重点.     

低压等离子和超音速火焰喷涂NiCoCrAlYTa层的结构和性能

NiCoCrAlYTa高温氧化防护涂层是发动机高温叶片的重要防护层,已得到广泛应用。分别采用空气助燃的超音速火焰喷涂(HVAF)、氧气助燃的超音速火焰喷涂(HVOF)、低压等离子喷涂(LPPS)和低温超音速火焰喷涂(LT-HVOF)制备了NiCoCrAlYTa涂层,并研究了4种工艺制备的涂层的结构与性能。结果表明:4种工艺制备的NiCoCrAlYTa涂层主要由γ’-Ni3Al,β-NiAl和固溶体γ-Ni相组成,含少量单质Cr,而β-NiAl相的含量比喷涂粉末中低;除LT-HVOF涂层外,其他3种涂层中均有未熔或部分熔融颗粒存在;HVOF涂层中存在大量氧化物区;HVAF涂层沉积率较低;LT-HVOF涂层致密度高,没有明显的氧化物区;LPPS涂层中也没有氧化物区,但致密度比其他涂层低;LPPS涂层含氧量低,但致密度和结合强度均低于HVAF和HVOF涂层;LT-HVOF涂层含氧量与LPPS涂层相当,但致密度和结合强度优于LPPS涂层。     

热喷涂技术的演化与展望

系统分析了热喷涂技术的发展历程与最新动态, 提出了“三阶段演化规律”(热能的较量、动能的较量、创新理念的较量), 并就工艺特性与潜在应用两方面较详细地探讨了几种新颖的喷涂工艺: 低压等离子喷涂-薄涂层技术(LPPS-TF)、冷喷涂(CS)和液料等离子喷涂(SPS/SPPS). 结合国内外热喷涂产业发展现状, 尝试提出了几点亟待国内热喷涂界同仁共同努力的方向, 最后展望了热喷涂工艺与产业的未来发展.