新型活性燃烧高速燃气喷涂技术(AC-HVAF)

2019-04-19 14:52:51      点击:

虽然超音速火焰喷涂具有许多的优点,但也存在不足之处。在制备纳米涂层时,普通超音速火焰喷涂的温度可达3000℃,纳米粉末的晶粒在喷涂受热后会发生长大,尽管喷涂后涂层晶粒度仍保持在纳米尺度而且性能也有明显提高,但是如何能够进一步降低火焰温度,尽量减小纳米粉末在喷涂过程中的受热长大就显得十分必要。例如:在制备纳米涂层的过程中,由于WC在高温下的分解生成脆性相,影响涂层的性能。为了减少在喷涂过程中纳米WC-Co粉末中的碳化物颗粒的严重分解,在纳米涂层中尽量多保留WC颗粒,提高纳米涂层的性能。目前,一种解决办法是采用Ni包覆在WC颗粒表面,以降低热喷涂过程中WC颗粒的受热分解。这个办法虽然行之有效,但是在喷涂前纳米颗粒表面镀Ni会引入杂质,同时也会增加成本,因此这个方法人们较少使用。为了在喷涂过程中进一步降低粉末所经受的温度,尽可能减少WC的分解,人们尝试利用冷喷涂的方法制备WC-Co纳米涂层,在用冷喷涂制备的纳米涂层中没有发现有害相的产生或脱碳现象,纳米喂料中的纳米尺寸WC仍然保留在涂层当中,但是由于冷喷涂过程中气流温度较低,粉末扁平化不好,所制备涂层存在孔隙率高等问题,因此迫切需要一种同时具备恰当温度与高焰流速度的全新的超音速火焰喷涂技术,以保证喷涂过程中不发生或者尽可能减少WC的分解与纳米晶粒的长大。

HVAF

近年来出现了一种新工艺,它是介于传统超音速火焰喷涂和冷喷涂之间的新喷涂工艺,可以称为活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF),其特点是通过压缩空气与燃料燃烧产生高速气流加热粉末,但并未使之完全熔化,同时将粉末加速至700m/s以上,撞击基体,形成极低氧化物含量和极高致密度的涂层。这种喷涂工艺过程对喷涂材料的热退化影响非常低,制备的涂层表现出卓越的耐磨损及耐腐蚀特性;另一个突出的特点是生产效率高,其喷涂速率是传统超音速火焰喷涂的5--10倍,沉积效率也优于传统超音速火焰喷涂。所有这些特点使热动能喷涂在很大程度上降低了涂层的加工成本,更有利于热喷涂技术的推广应用。尤其是在制备纳米涂层时,纳米粉末在用传统超音速火焰喷涂设备进行喷涂时,会发生纳米晶粒的长大,造成涂层的失效,活性燃烧高速燃气喷涂(AC-HVAF)的火焰温度低,约为1800℃,粒子飞行速度高,可达700m/s。对于WC系硬质合金,基本可以抑制在喷涂过程中WC的分解,涂层不仅结合强度高、致密,而且可以最大限度地保留粉末中的硬质耐磨WC相,因此,涂层耐磨损性能更加优越。只有AC-HVAF这种热喷涂工艺的喷涂粒子速度仅略次于冷喷涂粒子的速度,而温度却高于冷喷涂粒子的温度。