冷喷涂系统中高温气体加热系统的开发

自从上世纪八十年代中期被俄罗斯科学院的A.Papyrin博士发现以来,对冷喷涂工艺的研究一直在开展,冷喷涂技术也因为将成为易于获得具有特定机械、物理性能的金属沉积在各工业领域有着广泛的应用前景.冷喷涂工艺的高沉积率有助于其进一步应用在工业领域.铜、铝、锌、锡、镍等金属可在相对较低温度(低于600℃)的工作气体下产生高于90-95%的沉积.然而,对于MCrAlY、不锈钢和镍基合金涂层,低于600℃的工作气体下产生高沉积是难以实现的.因为这些金属在温度低于600℃时需要更高的临界速度.据报道,在冷喷涂工艺中,临界速度很大程度上取决于粒子温度.具有高温气体加热系统的冷喷涂设备己开发出来,氮气、氦气作为工作气体能达到900℃,以保证制备MCrAlY、钛、不锈钢和镍基合金这样的金属涂层时也能获得高沉积率.     

电弧喷涂技术制备复合金属涂层新进展

电弧喷涂技术具有高效率、低能耗、操作简单等优点,是制备复合金属涂层最常用的手段。本文综述了国内外利用电弧喷涂技术制备锌铝涂层、铁基合金涂层、镍基合金涂层的最新研究进展。最后,展望了用电弧喷涂制备复合金属涂层的发展方向。     

ZM6镁合金的冷喷铝涂层工艺及耐腐蚀性能研究

为提高镁合金的耐腐蚀性能,本研究在ZM6镁合金基体上采用冷喷涂工艺制备铝涂层,研究了冷喷涂工艺参数（气体温度、压力、喷枪距离及压力）对铝涂层质量的影响,得出最佳工艺参数并利用该最佳工艺参数制备出铝涂层进行盐雾试验。试验结果表明：冷喷涂铝涂层的最佳工艺参数为温度310℃;气体压力2.0MPa;喷涂最佳距离20mm;基板相对移动速度30~50mm.s-1。冷喷涂铝的薄涂层盐雾腐蚀的腐蚀产物为Al2O3、Al(OH)3、Mg(OH)2和MgCl2。随着时间的增长,薄铝涂层被击穿并与镁合金发生电偶腐蚀,加速了基体的腐蚀。冷喷涂铝的厚涂层由于表面形成致密而连续的氧化膜,阻碍了腐蚀介质的侵入,对镁合金基体产生了较好的防护作用。利用最佳工艺参数制备的冷喷涂铝的厚涂层耐盐雾时间超过1200h。     

冷喷涂技术及涂层处理工艺的研究进展

相比于热喷涂工艺,近年发展起来的冷喷涂具有明显的优势,冷喷涂工艺可以实现低温状态下的金属涂层沉积,这种工艺过程对粉末粒子结构几乎无热影响．而对粒子的加速效果很好,金属材料沉积过程中的氧化可以忽略。本文介绍了冷喷涂技术的原理和特点,总结了冷喷涂技术在涂层沉积机制、工艺参数和涂层后期热处理三方面的最新研究进展。涂层与基体的界面结合以及涂层之间的粒子结合都是以机械结合为主．由此导致涂层与基体的结合强度不高。如何对冷喷涂涂层进行热处理,使其结合强度有所提高,已成为冷喷涂技术研究的一个新方向。     

金属材料在高盐环境中的物理防腐性研究

目的:研究不同物理防腐涂层材料对高盐环境中金属材料的防腐性能。方法:以低碳钢Q235为基体材料,通过电弧喷涂技术在试件上喷涂三种材料,即锌涂层、铝涂层和锌铝涂层,然后在高盐环境中放置7个小时,记录涂层组织结构特征和腐蚀速度。结果:锌铝涂层的防腐性能要好于锌涂层和铝涂层的防腐性能。     

用于海洋环境下活化腐蚀防护的高性能电弧喷涂层

采用铝或锌涂层的活性腐蚀防护是热喷涂技术应用最多的领域.每年大约要消耗20,000吨的喷涂线材,并且未来需求还在增加.热喷涂技术及材料无论是单独还是一起在海洋环境下使用,都有一定的标准.海上风力发电机（OWET）要求维护间隔时间尽可能长,这可以通过使用长寿命的表面涂层来满足使用要求.目前,金属喷涂涂层主要用于OWET的高应力部件,如法兰、框架和安装面.在实验室测试的过程中,研究了多种用于OWET的双涂层体系的抗腐蚀效果,其中金属涂层关注最多.制备了不同厚度和特性的Zn/A1和Al涂层,对部分涂层进行封孔处理,并制备有机涂层形成多层涂层体系.其目的之一是制备地氧含量的防护涂层,并和目前标准的工艺进行对比.依照ISO20340标准[5]对涂层和标样涂层的抗腐蚀性能进行了25周的循环老化测试评价,评估标准为：涂层划痕处的腐蚀和渗透、涂层起泡和锈蚀程度,以及涂层与基材的结合力.测试结果表明,喷涂金属涂层是一种有效的改善材料的抗腐蚀性能方法.采用活性气体作雾化气体的电弧喷涂或冷喷涂制备Zn/A115涂层能够提升涂层的防护效果,并且可以降低涂层的厚度,具有较好的经济前景.     

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。     

铝行业中热喷涂FeNiW涂层提高铸造模具性能

在铝行业中,因铝熔体强烈的腐蚀性以及铸造过程中存在的热交换和高机械负荷,降低了铸造模具的寿命。使用烧结镶嵌的高钨伪合金可将铸造模具寿命延长1000倍。而由涂层代替烧结镶嵌可大量节约成本,等离子转移弧焊(PTA)可制备出致密的涂层,但会对基材造成高热量输入。因此,为降低基材的热量输入,本文采用电弧喷涂和等离子喷涂两种工艺制备涂层,并对其进行了研究。结果表面,通过改变喷涂参数,可制备出显微结构和致密度满足要求的涂层。     

冷喷涂TiAl3复合涂层的研究

本文概述了冷喷涂制备TiAl3复合涂层的方法和性能研究,主要包括冷喷涂工艺和热处理工艺,并通过钛铝基平衡相图的分析来指导冷喷涂涂层制备技术。研究了涂层的晶体结构和相组成以及高温氧化性能,探索了制备Cr改性TiAl3基L12型合金涂层的方法,初步研究了Cr改性TiAl3基L12型合金涂层的高温氧化性能。     

Fe基和Al基非晶涂层制备及耐蚀性能研究

为制备性能良好的耐腐蚀涂层,用气雾化方法制备Fe基和Al基两种非晶粉末,然后采用冷喷涂工艺(CS)和大气等离子喷涂工艺(APS)分别制备非晶涂层,并利用扫描电镜(SEM), X射线衍射仪(XRD)和电化学等方法研究两种非晶涂层微观形貌、相组成和耐腐蚀性等性能。实验表明:采用冷喷涂方法制备非晶涂层非常困难,而采用大气等离子喷涂工艺制备涂层容易。因此本研究主要内容是大气等离子喷涂制备非晶涂层及涂层的耐腐蚀性能。对Fe基非晶材料而言,大功率制备的涂层耐腐蚀性能较小功率制备的好,但寿命差别不明显。最终获得7075铝合金、 Fe基和Al基非晶涂层耐3.5%(质量分数)盐水浸泡寿命分别约为1236, 1658和2147 h。从Fe基和Al基非晶材料角度看,尽管Fe基采用几种优化工艺制备,但Fe基非晶涂层耐腐蚀性能依然较Al基非晶差。相对来说,采用大气等离子喷涂工艺制备Al基非晶涂层耐腐性能较好,可对铝合金表面进行腐蚀防护,在航空、航海领域具有广阔的用途。     

溶胶 - 凝胶法制备 TiO2 及其冷喷涂性能研究

冷喷涂陶瓷涂层的现有研究表明, 大部分商业陶瓷粉末不适合用于冷喷涂, 而实验室制备的纳米团聚粉末 更易于冷喷涂。 溶胶 - 凝胶法是制备纳米 TiO2 最常用的方法之一, 具有工艺简单、 重复性高、 反应易控制等优点, 而且可以通过实验参数的改变从分子水平对反应进行控制, 从而获得结构形态各异的纳米粒子。 本文采用基于钛 酸四正丁酯水解反应的溶胶-凝胶法制备纳米锐钛矿TiO2, 研究粉末的微观结构并考察其冷喷涂性能, 在此基础上, 分析原料粉末性能对其冷喷涂性能的影响。 研究结果表明, 与商业 TiO2 粉末相比, 溶胶 - 凝胶法制备的 TiO2 粉 末具有良好的冷喷涂工艺适应性。 溶胶 - 凝胶法制备的 TiO2 粉末微观结构为不规则形, 经过热处理后由无定形态 转变为锐钛矿相。 冷喷涂 TiO2 涂层晶体结构及涂层内部 TiO2 颗粒的微观形貌均与溶胶 - 凝胶 TiO2 粉末保持一致。 冷喷涂 TiO2 涂层的光催化活性受原始喷涂粉末影响, 当原始喷涂粉末的光催化活性高时, 冷喷涂 TiO2 涂层的光 催化活性也较高。     

沉没辊表面抗锌液腐蚀材料的研究

采用钼粉、硼铁粉、铬粉为原料烧结制备了一种三元硼化物陶瓷复合粉末,并采用超音速喷涂制备了致密的热喷涂涂层,研究发现涂层的力学性能和FUJIMI公司CoCr/MoB涂层相近,经过两周的高铝锌液腐蚀试验,发现涂层在高铝锌液中具有良好的耐腐蚀能力,作为耐锌腐蚀涂层材料具有非常好的应用前景。     

冷喷涂用铝基、钛基、锌基、铁基合金粉末的粉尘爆炸特性

冷喷涂工艺通常采用较热喷涂更细小粒径的金属粉末,而且粉末颗粒在喷涂中没有经历熔化过程,所以较热喷涂颗粒中的氧化物夹杂少。正因如此,有必要对工业、研发用冷喷涂工艺中的粉尘爆炸和燃烧特性进行研究,这不仅是为了防止粉末在喷涂中爆炸或燃烧,更为保护工人的健康和安全。为使冷喷涂在工业上得到很好的应用,有必要在风险评估的基础上对其进行风险管理,然而关于此风险评估的研究鲜有报道。本文依据JIS Z 8818-《可燃粉尘的最低浓度限度测试方法》、IEC61241-2-3(1994-09)第三节-《粉尘/空气混合物的最小点火能量测定方法》和JIS Z 8817-《可燃粉尘的爆炸压力及压力上升速率的测试方法》来测定冷喷涂用铝基、钛基、锌基、铁基合金粉末的粉尘爆炸特性。     

电弧丝材喷涂技术的研究

研制出了PW送丝机构,对电弧丝材喷涂的工艺参数及涂层的组织性能进行了研究实验,讨论了工艺参数与组织性能间的相应关系,并对电弧喷涂锌铝涂层和研制的长城7号涂层的实际应用情况作了介绍.     

电弧喷涂技术的应用

〔本刊讯〕电弧喷涂技术主要有以下特点 :( 1 )生产效率高 ,电弧喷涂的生产效率和喷涂电流成正比 ;( 2 )结合强度高 ,电弧喷涂温度高 ,粒子动力大 ,因而具有较高的结合强度 ;( 3)能源利用率高 ,能耗少 ,其能源利用率可达 90 % ;( 4 )设备投资低 ,运行时维护简单。由于铝、锌金属涂层的自腐蚀电位都比钢结构低 ,因此涂层具有牺牲阴极的保护作用 ,而有机涂料本身的耐腐蚀性能会与铝、锌涂层发生协同效应 ,使复合涂层的耐腐性能大大提高 ,具有其它涂层无法比拟的长效防腐功能。采用电弧喷涂技术可对处在海域环境的舰船和长期暴露在户外潮湿环境…     

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。     

大气等离子喷涂铝硅-聚苯酯涂层的工艺及性能研究

利用大气等离子喷涂国产化铝硅-聚苯酯粉末,针对喷涂工艺对铝硅-聚苯酯粉末喷涂涂层的金相组织、硬度、热稳定性、结合强度等性能的影响进行了研究。结果表明:国产化铝硅-聚苯酯粉末可满足喷涂工艺要求,通过调节工艺参数可实现涂层较好的组织分布及力学性能状态,保温50h后涂层硬度有所降低,后期趋于稳定。     

新型铝硅氮化硼复合涂层材料及可磨耗封严涂层的制备和性能研究

本文以铝硅合金粉和六方氮化硼为原材料,添加粘结剂,采用机械包覆工艺制备了铝硅氮化硼复合粉末;采用大气等离子喷涂工艺制备了可磨耗封严涂层,并对涂层的显微组织、表面硬度、结合强度和抗热震性能进行了研究.研究表明,该复合粉末材料具有良好的喷涂工艺适应性,能有效避免氮化硼组分在喷涂过程中的烧损,喷涂后涂层的各项性能良好,可以满足发动机对工作温度≤450℃的封严涂层的使用要求.     

制粉工艺对铝基聚苯酯封严涂层材料粉末及涂层性能影响研究

本文以铝基合金粉末和聚苯酯为原材料,通过固相混合、喷雾造粒、胶粘团聚三种制粉方法制备了铝基聚苯酯复合粉末,通过等离子喷涂方法制备了封严涂层,并对粉末及涂层性能进行了对比研究。实验结果表明,胶粘团聚型粉末粒度、松装密度、流动性等性能配合良好,喷涂后涂层可磨耗组分存留完整,硬度、结合强度的匹配性最好。     

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。