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空心阴极中心轴向送粉等离子喷涂枪本发明公开了一种空心阴极中心轴向送粉等离子喷涂枪,阴极采用由同心的内侧管与外侧钨管制成的空心阴极,阳极喷嘴腔室截面为梯形结构。采用该结构的等离子喷涂枪可以有效控制粉末在等离子射流中的飞行轨迹,能将粉末有效地送入等离子射流中心部位,实现喷涂粒子的有效地加热与加速,并且电弧燃烧稳定、粉末不易粘结、电极使用寿命长。(申请号:03114694·5;申请日:2003·04·28;申请人:西安交通大学;发明人:李长久等)一种陶瓷缸套内衬的制备方法本发明涉及一种氧化锆增韧的氧化铝陶瓷缸套内衬的制备方法,特别是…     

超低压等离子喷涂喷嘴设计与喷枪特性

相比大气等离子喷涂（APS）,超低压等离子喷涂（VLPPS）在喷嘴出口处的自由区域对粉末的加热能力较低。目前,大多数超低压等离子喷涂设备采用大功率等离子喷枪,电弧电流高达2500A,以补偿加热能力较低的缺点,然而这样对等离子喷枪及其辅助设备要求较高。根据低压环境下的等离子体特性,设计了内送粉变径阳极等离子喷枪。本研究使...     

喷涂参数对内送粉等离子喷枪制备YSZ涂层微观结构和性能的影响

为了进一步提高大气等离子喷涂YSZ热障涂层性能并降低其成产成本,开发了内送粉等离子喷枪.本文采用Spray Watch 2i在线监测系统测量了YSZ粉末粒子温度和飞行速度,采用实验室手段表征了涂层的微观结构、结合强度、弯曲性能和抗热震性能.研究结果表明,内送粉方式下喷涂距离对涂层微观结构和性能的影响规律与外送粉相似,而电流和主气流量表现出了独特的作用效果：随电流的增大,涂层综合性能先增加后降低,高电流下制备的涂层结合强度较低;在30～50 L/min范围内,增大主气流量可显著提高涂层结合强度.与外送粉最优参数制备YSZ涂层相比,内送粉时的功率消耗大幅降低,但粒子熔化效果明显增强,相同送粉速率下粉末沉积效率略有增加,涂层热循环寿命有所提高.     

基于正交实验设计方法的APS喷涂Al_2O_3涂层性能的研究

采用正交实验方法研究了大气等离子喷涂工艺参数主气流量、喷涂功率和送粉量对Al2O3陶瓷涂层结合强度和显微硬度的影响,通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了粉末和涂层的组织结构,采用WDW-50微机控制电子万能试验机、HV-1000维氏硬度计测量了涂层的结合强度、截面硬度,结合涂层组织结构并应用极差和方差分析方法对实验结果进行了分析,得到了优化后的工艺参数。结果表明,涂层由熔融和未熔融区域混合而成,截面形貌凹凸咬合,以机械结合为主。影响大气等离子喷涂Al2O3涂层性能工艺参数的主次顺序依次为:喷涂功率、主气流量、送粉量,随着功率和主气流量的升高,涂层的结合强度和硬度均出现先增加后降低的趋势。大气等离子喷涂Al_2O_3最优工艺参数为喷涂功率44KW,主气流量40L/min,送粉量40g/min,制备的涂层结合强度52MPa,显微硬度1219.4HV0.3,孔隙率值为4.00%。     

等离子喷涂Ni-Cr-B-Si/Al2O3-TiO2金属陶瓷工艺参数的优化

通过正交试验方案分析了等离子喷涂主要工艺参数, 即等离子弧电流、等离子弧电压、送粉率、喷涂距离, 对NiCrBSi/Al2O3-TiO2涂层的显微硬度及孔隙度的影响, 结合用光学显微镜对涂层显微形貌的观察和分析, 得出的最佳工艺参数为电流I=600A, 电压U=55V, 送粉率F=15g/min, 喷涂距离S=10cm; 并且表明, 采用适当的喷涂距离、较大的等离子弧电流和电压、较低的送粉率, 可以提高涂层的显微硬度并降低其孔隙度.     

HVAF喷涂铁基非晶涂层工艺优化

铁基非晶材料具有优异的耐蚀性和耐磨性,空气/丙烷超音速火焰喷涂(HVAF)技术制备铁基非晶涂层近年来引起了广泛关注。由于铁基非晶粉在高温下粘度较大,很容易造成喷枪堵塞,制约了该技术的工程应用。通过在铁基非晶粉末中掺入10 wt.%～20 wt.%的180目白刚玉砂,缓解喷枪堵塞、改善涂层的喷涂稳定性。研究了白刚玉含量、喷涂气体压力、送粉速率、喷涂距离等对涂层沉积效率、抗拉结合强度、孔隙率及粘枪情况的影响规律。结果表明,Fe基粉/白刚玉复合粉喷涂可以实现20 min以上的稳定喷涂,且制备的涂层结合强度达到40 MPa以上,涂层孔隙率<1%,涂层粘枪情况得到显著改善。优化出了适用于铁基非晶粉HVAF喷涂的工艺方法,能够指导该技术的推广应用。     

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。     

等离子喷涂Al/BN涂层工艺研究

采用正交实验设计方法研究了等离子喷涂Al/BN涂层过程中涂层硬度、化学成分与等离子喷涂参数之间的响应关系,利用建立的响应公式,通过排列组合,优选出最佳工艺参数,并进行了验证。在实验参数区间内:涂层布氏硬度与氩气流量、氢气流量及电流成正比,与喷涂距离及送粉速率成反比;BN含量与氩气流量、氢气流量、电流、送粉速率及喷涂距离成反比;SiO2含量与氩气流量、氢气流量、电流成正比,与送粉速率和喷涂距离成反比。在最优工艺参数范围下:获得的涂层硬度压痕直径在5.5~6.1之间,涂层结合强度均值≥4.0MPa,涂层经100小时,450℃热处理后的硬度值在5.5~6.2之间,制备的涂层能满足航空发动机长期使用需求。     

HVOF 制备 MCrAlY 涂层过程中 WC 杂质颗粒的演变遗传行为研究

在热喷涂工业生产过程中,喷涂制备不同材料体系的涂层之前需要对送粉路径(送粉罐、送粉盘、搅拌器、送粉管路、送粉针)进行清理,但由于送粉路径内部结构复杂且存在静电吸附效应,使得残留于喷涂系统的粉末无法被完全去除,通常以微量杂质颗粒的形式被带入新涂层,进而影响新涂层的性能。为此,本文研究了在单晶基材表面采用高速火焰(HVOF)喷涂制备MCrAlY涂层过程中,送粉路径残留的WC杂质颗粒(WC-10Co4Cr)在涂层及涂层与基材界面处的遗传演变行为,分别采用SEM、EDS分析了WC杂质在喷涂态、热处理态涂层中的微观组织和相组成。研究结果表明,WC杂质颗粒确实存在于MCrAlY涂层中,并在后期热处理及氧化试验中进一步分解而固溶于涂层中,甚至扩散至单晶基材内部引起含W碳化物的生成,影响涂层及单晶基材的显微组织,改变局部的成分均匀性。同时,本文还采用ThermoCalc软件进行了热力学计算模拟,辅助分析了WC分解及W与C元素在显微组织中的遗传特性。对于WC类粉末和MCrAlY粉末共用的HVOF喷涂设备,建议给MCrAlY粉末配备单独的送粉路径,以确保涂层的纯净度与质量。     

高速大气等离子喷涂制备MCrAlY粘结层

采用具有高速喷嘴的TriplexPro-210等离子枪,通过高速等离子喷涂工艺参数优化,研究了不MCrAlY粉末粒度对涂层氧含量、孔隙率的影响以及粉末粒度对沉积率及涂层表面粗造的的影响,制备了低氧含量和低孔隙率的MCrAlY涂层,并通过热重差热分析对喷涂后涂层的氧化行为特点进行了表征.     

高性能等离子喷枪用多元复合稀土钨电极研制

本论文以"多元复合稀土钨电极及其制备技术"2008年国家技术发明二等奖为基础,采用喷雾干燥法并结合两段氢气还原成功制备出多元复合稀土掺杂钨粉。经过冷等静压压制、中频感应烧结后制备出等离子喷枪电极。实验结果表明,多元复合稀土的掺杂,降低了钨粉的粒度,进而提高了稀土在电极中元素的分布均匀性,稀土元素分布均匀性的提高降低了钨电极的烧损量,同时采用中频感应烧结制备的电极密度要大于垂熔烧结制备的电极。与目前使用的等离子喷枪电极相比,采用中频感应烧结制备的多元复合稀土钨电极抗烧损性能更好,电极寿命更长。     

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。     

Synthesis and Characterization of Nanostructured NiCrFeSiB HVOF Coating

The nickel based as-atomized thermal spray feedstock powder (NiCrFeSiB) was ball milled to produce the nanostructured powder. The feedstock powder was mechanically milled using two station planetary ball-mill. The milled and unmilled feedstock powders were coated using High-velocity oxygen fuel system to produce nanostructured and conventional coatings respectively on the carbon steel substrate (SA210 Grade C). The metallurgical characterization of feedstock powders and coatings were performed using scanning electron microscope, High resolution- transmission electron microscope coupled with energy dispersive spectroscopy and X-ray diffraction techniques. The developed coatings were mechanically characterized by microhardness test and bond strength measurement techniques. The porosity of the coating was measured by analyzing the optical microscope image using the image-J software. In this study, nanostructured coatings exhibited higher hardness, less porous and better bond strength compared to conventional coating.     

新型氧化钇粉末及高纯致密氧化钇涂层的大气等离子喷涂制备

目前采用粉末原料通过等离子喷涂制备的最先进高纯氧化钇涂层的孔隙率通常为3%~5%。这种孔隙率的涂层在严重的腐蚀和侵蚀条件下会释放非常细小的颗粒。高纯氧化钇涂层主要应用于半导体领域,如,干法刻蚀腔室的抗冲蚀保护涂层(含氟和氯的等离子体),并且这些应用的需求条件也越来越严苛。当暴露于这种腐蚀性和侵蚀性气氛中时,涂层的致密度越高,它的耐侵蚀性就越强。侵蚀速率和细颗粒释放的降低将减少维护频率,从而提高生产效率。最近有文献报道通过悬浮液等离子喷涂(SPS)技术制备致密度更高的涂层,但这种新兴的工艺对制备技术提出了更高的挑战,如需要应对非常高的热通量和处理悬浮液作为原料来使用,增加了偏差的风险。本文开发了一种新的高纯氧化钇粉末,采用传统的大气等离子喷涂(APS)这种粉末能制备致密度范围与SPS技术相同的涂层。通过对粉末中颗粒致密度分布的调整和其狭窄精细粒度分布的微调得到一种独特的粉末材料来制备高质量的涂层。相比于通常报道的团聚和烧结粉末,采用Saint-Gobain ProPlasma HP等离子喷枪喷涂这种粉末显著降低了涂层的孔隙率,提高了沉积效率。     

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。     

WC-12Co粉末形态对其涂层组织性能的影响

采用超音速等离子喷涂技术制备两种不同制粉工艺且粉末形态不同的WC-12Co粉末,借助Spraywatch-2i热喷涂粒子测温测速仪、扫描电镜、X射线衍射仪等手段,研究了WC-12Co粉末形态对涂层组织、成分、性能及工艺的影响。结果表明,烧结破碎型WC-12Co粉末与结构相对疏松多孔的团聚造粒型WC-12Co粉末相比,在...     

溶液前驱体等离子喷涂涂层微观结构影响因素研究

溶液前驱体等离子喷涂技术（SPPS）是以溶液前驱体替代常规等离子喷涂中的粉末,通过在等离子射流中形成细小陶瓷粒子,并沉积在基体上制备出具有独特结构涂层的新技术。溶液前驱体注入位置、溶液前驱体流量和喷涂距离显著影响涂层微观结构。分析表明：通过减小溶液前驱体注入位置、降低溶液前驱体流量可以保证更高比例溶液前驱体在等离子射流中发生充分反应,提高了涂层致密度。减小喷涂距离使更多在等离子射流中形成的陶瓷粒子以熔融态沉积在基体上,形成孔隙尺寸小及垂直裂纹密度高的YSZ涂层。     

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。