热喷涂技术的发展可以分为三个阶段
点击数:824发布时间:2014-11-06 09:40:09
热喷涂技术的发展可以分为三个阶段:第一阶段是简单的热喷涂工艺;第二阶段是热喷涂技术;第三阶段是形成完整的热喷涂工业体系。
(1)第一阶段热喷涂工艺在1910年,瑞士工学博士MUSchoop发明了世界上第一个金属喷涂装置———金属溶液式喷涂。它是将低熔点金属溶液注入到经过加热的压缩空气气流中,在压缩气流动力的作用下,使金属溶液雾化并加速喷射沉积到基体表面上形成涂层。
1—压缩气体2—压力表3—加热管4—喷头5—坩埚6—喷嘴7—抽风管8—工件
这是世界上最早的热喷涂装置,虽然装置庞大、效率低,但包含了热喷涂技术的基本原理和喷涂过程,开创了热喷涂技术这一新领域。此后,Schoop致力于喷涂装置的改进,使喷涂材料加热与雾化破碎同时进行,于1912年研制成功线材火焰喷涂枪,使热喷涂工艺第一次得到实际应用,产生了线材火焰喷涂技术。
1913年Schoop提出了电弧喷涂枪的设计,并于1916年研制成实用型电弧喷涂枪,制备钢结构长效防腐涂层,将热喷涂技术真正用于生产实践。线材火焰喷涂和电弧喷涂作为主要的热喷涂方法,在20世纪30年代得到了发展。美国Metco金属喷涂公司成立后,相继研究出用空气涡轮送丝的E型系列喷枪和用电动机送丝的K型系列喷涂枪。用于钢铁结构件的喷锌、喷铝长效防护涂层。英国成功研制出Schoet粉末火焰喷枪,尔后Metco研制出MetcoP型粉末火焰喷涂枪。从此,世界各国各喷涂专业公司也相应研究开发了一系列粉末火焰喷涂枪,对热喷涂技术进行了大量的研究和应用推广,使得热喷涂技术有了长足的发展,并取得很大的成绩。从20世纪20~30年代开始,热喷涂技术就大量地用于船舶、钢结构、水闸门等钢铁产品的长效防护。美、英、德、法、日等工业发达国家都制定了热喷涂相应的技术标准,许多数据都报导了在不同使用环境条件下,不同涂层材料体系和涂层厚度的防护涂层体系与防护涂层寿命指标的选择建议。美、英、德等国家从20世纪50年代开始,用了10~20年的时间大力推广该项技术。
(2)第二阶段热喷涂技术随着喷涂技术的发展,新的涂层材料不断地出现。20世纪50年代初,研制出自熔性合金粉末材料,随后出现了粉末火焰喷焊技术。自熔性合金粉末材料的研究成功,对热喷涂技术在工业领域内的应用起到了有力的推动作用。将热喷涂技术由原来的表面防护与修复,发展到机械零部件的表面强化,不仅用于废旧零件的修复,同时也用于新品零件的预保护强化涂层的制备,开创了热喷涂技术应用的新领域。
20世纪50年代末期,美国联合碳化物公司研制成功燃气重复爆炸喷涂技术,用于制备高质量碳化物涂层和氧化物陶瓷涂层,并首先应用到航空工业中。
燃气爆炸喷涂粒子速度高,可制备出十分优秀的碳化物金属陶瓷涂层,但温度较低,对制备氧化陶瓷涂层依然存在不如人意的地方。随着航空事业的发展,对航空发动机的性能要求越来越高,发动机零件不仅要有高温强度,并且必须具备高温隔热的性能,以达到提高有效利用发动机热效率的目的。陶瓷热障涂层是提高航空发动机热效率的关键技术之一。基本原理是陶瓷具有高的熔点和低的热导率,同时陶瓷涂层含有一定的孔隙率,能够将发动机和燃气轮机的高温部件与高温燃气隔离开来,因而陶瓷涂层成为很好的高温隔热涂层材料。为解决陶瓷涂层的应用,美国Plasmadyne公司和Metco公司相继成功研究出等离子喷涂设备、工艺成套技术,从此开拓了等离子喷涂应用技术。等离子喷涂技术的应用有效地改变了热喷涂技术领域的面貌,解决了难熔金属材料和陶瓷材料的喷涂技术问题。