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。     

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。     

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。     

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%。     

专利信息

一种陶瓷涂层的制备方法　本发明公开了一种陶瓷涂层的制备方法,涉及化工、环境和材料加工领域,以陶瓷粉末为原料,采用冷喷涂方法制备陶瓷涂层,特别是制备氧化钛光催化涂层。若以氧化钛块体粉末或氧化钛团聚粉末为原料,采用冷喷涂在基体上沉积二氧化钛涂层。按本发明制备的Ti O2涂层,能够在小于600℃的条件下形成涂层,可以将原始粉末的结构与性能较好地移植到涂层中,尤其是在纳米结构涂层制备和高性能光催化涂层制备方面具有突出地优越性。该方法工艺简单、生产成本低廉、可控性好、对基体影响小。本发明的实施将可以制备结构与性能更加优…     

一种等离子喷涂钼基非晶纳米晶涂层

一种钼基非晶纳米晶复合涂层及制备方法，涉及等离子喷涂钼基合金涂层，特别是涉及非晶纳米晶复合涂层。本发明针对过去利用热喷涂技术制备单一的非晶涂层或纳米结构涂层存在的问题，提出由钼基多元素非晶纳米晶合金粉末作为喷涂粉末，     

专利信息

采用流延成型法制备功能梯度材料的方法本发明公开了一种采用流延成型法制备功能梯度材料的方法。其步骤为:1)将陶瓷粉末和强磁性的金属粉末按一定比例与有机溶剂及添加剂混合,并在球磨机中搅拌制成均匀弥散的浆料;2)在磁场强度为0·1~5·0T(特斯拉)的静磁场中流延成膜;3)干燥、烧结成型。本发明方法的优点是:通过改变磁场强度,可以制备出成分连续变化、面积大、薄平的功能梯度材料。利用较成熟的流延工艺使生产梯度功能材料的工艺简化、成本降低。(申请号:03129141·4;申请日:2003·06·03;申请人:浙江大学;横店集团东磁有限公司;发明人:…     

硼化锆基复合陶瓷粉末制备及喷涂涂层抗烧蚀性能

超高温ZrB2/MoSi2 陶瓷涂层可有效提高C/C 陶瓷基复合材料抗高温烧蚀性能。采用喷雾干燥团聚造粒法 制备复合团聚粉末,然后采用等离子致密化工艺对团聚复合粉末进行致密化处理,研究了等离子致密化工艺参数 对处理后粉末性能的影响,经等离子致密化处理后,粉末松装密度及流动性均得到了明显提高,当送粉速率为 50 g/min 时,ZrB2/MoSi2 粉末松装密度及流动性分别为3.26 g/cm3 和21.5 s/50g,与团聚态粉末相比,松装密度及 流动性分别提高了108.97 % 和59.01 %,致密化处理后粉末的氧含量降低至0.05 wt.%,在等离子致密化处理过 程中ZrB2/MoSi2 复合粉末几乎未被氧化。对等离子喷涂涂层进行了烧蚀试验,烧蚀后涂层结构完整未发生剥落, 表明制备的ZrB2/MoSi2 涂层具有良好的抗高温烧蚀性能。     

等离子喷涂纳米结构Cr2O3·5SiO2·3TiO2涂层性能研究

通过在Cr2O3中添加纳米级SiO2、TiO2粉末制备球形Cr2O3·5SiO2·3TiO2复合粉末,与纯Cr2O3粉末和Metco 136F粉末表面和剖面显微组织对比分析,通过XRD分析纳米添加粉末相组成.通过SEM和图像分析软件对等离子喷涂纳米Cr2O3·5SiO2·3TiO2复合粉末涂层显微组织和孔隙率进行研究,测量涂层显微硬度,结果表明纳米涂层具有更优异的致密度和表面硬度.     

三阳极等离子喷涂纳米氧化锆涂层工艺研究

本文采用国产纳米ZrO2-7％Y2O3粉体,通过三阳极等离子喷涂系统（Delta）制备热障涂层,对工艺参数和涂层性能之间的关系进行了研究.根据所采用的L934正交试验设计,对工艺参数,孔隙率以及结合强度之间的关系进行统计学分析,结果表明三阳极等离子喷涂系统在采用内径7mm喷嘴的情况下,由于射流速度快（约250m/s）,以及送粉速率大等因素的影响,所制备的热障涂层孔隙率为14.8％～26.2％,结合强度为13.4～30MPa.等离子弧、氢气流量和送粉速率是影响涂层性能的重要因素,喷涂距离在100～140mm之间对涂层性能影响不明显.     

VIGA法与PREP法制备不锈钢粉末的内部孔洞对比研究

本文通过金相法对比研究了真空感应熔炼气雾化法(VIGA)与等离子旋转电极法(PREP)制备不锈钢粉末的内部孔洞特征.结果表明:两种制粉工艺制备的粉末均表现出粉末粒径越大,空心粉数量越多的特点,粉末中孔洞形状基本呈球形.两种制粉过程中,粉末的内部孔洞形成机理不同:VIGA法制粉工艺中,液滴雾化过程中伴随着快速冷却,二次破...     

高能等离子喷涂TBCs热循环失效机理研究

本文研究了高能等离子喷涂和大气等离子喷涂两种工艺中粉末束流的特点,并采用两种喷涂工艺制备YSZ涂层,通过观察涂层在热循环条件下的微观组织变化,探讨了高能等离子喷涂YSZ涂层的热循环失效机理。结果表明,采用高能等离子喷涂工艺时,粉末粒子的速度可达430m/s,而采用常规大气等离子喷涂时,其速度仅为275m/s;采用高能等离子喷涂工艺制备的YSZ涂层的结合强度可大于60MPa,而大气等离子喷涂的YSZ涂层的结合强度为45MPa;与大气等离子喷涂相比,高能等离子喷涂工艺制备的YSZ涂层的热循环寿命可提高20%;在热循环过程中涂层内可形成垂直裂纹,但两种涂层的热循环失效方式相似。     

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。     

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。     

等离子喷涂稀土六铝酸盐热障涂层

采用固相法合成了三种稀土六铝酸盐陶瓷粉末即NdMgAl11O19(NMA),SmMgAl11O19(SMA)和GdMgAl11O19(GMA)。采用大气等离子喷涂方法制备了这三种陶瓷涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和维氏硬度计对涂层进行了表征。结果表明,采用等离子喷涂方法制备的涂层具有典型的多孔结构,陶瓷的熔化状态良好,涂层与金属粘结层之间结合致密。MgO掺杂的稀土六铝酸盐在等离子喷涂过程中发生部分分解,涂层结晶不完全。此外,随着稀土离子半径的减小,喷涂后涂层硬度逐步增加。     

氧化钇稳定氧化锆耐刻蚀涂层的研究现状

随着热喷涂技术的发展,通过制备陶瓷涂层来提高等离子刻蚀机腔室的耐腐蚀性能已成为可能。本文主要论述了氧化钇稳定氧化锆(YSZ)陶瓷涂层及其主要制备技术大气等离子喷涂的工艺过程,介绍了粉末特性及不同喷涂工艺参数对涂层性能的影响作用,为实验研究奠定理论基础。     

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...     

大气和低压等离子喷涂ZrO2-8%Y2O3涂层及性能研究

本研究采用大气等离子(APS)和低压等离子喷涂(LPPS)两种方法分别对成分为ZrO2-8%Y2O3的微粉球形造粒-烧结粉末(Spherical Spray Dried Sintered:SSS)和微粉粘接-破碎粉末(Mucilage Adhered Crushed:MAC)进行了喷涂实验。使用金相显微镜,X-Ray及维氏硬度仪等,分析了涂层的微观组织,相结构及硬度。结果表明,APS喷涂SSS粉末制备的涂层为多孔结构,气孔率高于20%,LPPS喷涂SSS粉末制备的涂层呈现纵向生长趋势。而对于MAC粉末,两种方法制备的涂层孔隙率明显低于SSS粉末制备的涂层,其中LPPS喷涂MAC粉末制备涂层的致密性和硬度更高。两种方法喷涂SSS粉末,涂层相组成与粉末相同,粉末与涂层中只含有T相,而APS和LPPS喷涂MAC粉末,涂层中出现了m相。     

超音速等离子喷涂纳米防污陶瓷涂层研究

以NiCr合金为底层,含防污成分的纳米Al_2O_3-13%TiO_2为面层,采用超音速等离子喷涂方法制备纳米防污陶瓷涂层。研究了不同工艺对涂层截面形貌、孔隙率、显微硬度及结合强度的影响,探讨了涂层的防污性能,获得了较优的喷涂工艺参数:Ar流量3.6～3.8 m~3/h,H_2流量0.4 m~3/h,电流400～420A,电压150V,喷距100mm,送粉量30g/min。采用较优超音速等离子喷涂工艺制备的纳米防污陶瓷涂层孔隙率可达0.8%,HV_(0.3)≥987,结合强度≥35.15 MPa,并且抗海生物附着性能优良。