聊城(山东)金恒防腐工程有限公司
公司地址:山东省聊城市高新区黄河路16号科创大厦北楼310室
联系电话:0635-2936868
传真号码:0635-2127599点击数:2221发布时间:2023-10-31 00:00:00
高速火焰喷涂技术
高速火焰喷涂技术经过多年的发展,已经发展成熟。一般分为高速氧气燃料火焰喷涂(High-Velocity Oxy-Fuel Spraying,简称HVOF)和高速空气燃料火焰喷涂(High-Velocity Air-Fuel Spraying,简称HVAF)2种,分别采用氧气和压缩空气作为助燃剂。 3. 1 HVAF HVAF技术采用空气代替氧气作为燃烧介质,降低了成本,同时降低了焰流温度(约1 300 °C)[22]。在喷涂过程中,由于粉末颗粒温度一般低于熔点,因此不容易产生喷嘴积瘤;粉末颗粒速度高,可到700 ~ 850 m/s;喷涂涂层的氧化和涂层材料分解(如WC颗粒脱碳)情况有很大程度的减少。因此,HVAF喷涂的金属、WC等涂层致密[22](如图7所示),氧化物含量极低,而且涂层内应力小,可用于喷涂2 mm以上的厚涂层。HVAF设备已经在一定程度上被接受,目前全球有20台以上设备在运行。 7 HVAF Figure 7 Tungsten carbide deposit by high velocity air-fu
V-Gun HVOF喷涂
过程中氧气和燃料在燃烧室内燃烧,火焰温度在3 000 °C左右,因此常见HVOF喷枪如JP5000、K2和Jet Kote等都需要采用冷却水进行冷却,大约1/4的热量被冷却水带走[23]。这样,不仅造成大量的能量浪费,而且使得火焰中加热粉末颗粒能力降低。HVOF喷枪Jet Kote和JP5000的发明人James Browning先生最近研究出了一种称为V-Gun的HVOF喷枪,可用于喷涂粉末和丝材。V-gun喷枪设计利用了类似于龙卷风的原理[23],如图8a所示。先通入的氧气在喷枪内沿管内径的切向流动,在管中心形成类似于龙卷风暴风眼的低压部分,暴风眼沿整个管长度都自动居中,氧气强制沿管内径流动。如图8b所示,再通入的燃气就能轻易地沿暴风眼达到管出口,而且在管内基本上不会与氧气混合。点燃后,燃烧的火焰直径沿流动方向逐渐变大。只要枪管的长度合适,则刚好可以不用冷却而枪管不会被火焰融化。火焰温度约2 760 °C。显然,V-gun喷涂时绝对不会有堵枪管的情况发生,不使用水冷,也简化了设计,大幅降低了设备成本和使用成本。目前,使用12.7 mm内径的枪管,喷涂铝丝材和不锈钢丝效率最高可到40磅/h [24]。若采用400 mm长枪管,其中200 mm用水冷枪管,则可以将喷涂的铝涂层的孔隙率从1.0%降低到约0.1%,氧化物含量也显著降低[23]
内孔HVOF喷枪
近10年来,用高速火焰喷涂涂层替代电镀硬铬得到了广泛的研究和应用,特别是高速火焰喷涂碳化钨涂层作为替代涂层应用非常成功[24]。但是,用高速火焰喷涂制备内孔涂层,特别是直径500 mm以下的内孔,一直局限于长径比≤1的工况,更深的内孔无法喷涂,限制了碳化钨涂层替代电镀硬铬的应用范围。 最近,Thermico公司开发了商品名为ID CoolFlow的HVOF喷枪(如图9 [25]所示),喷枪火焰功率从80 ~ 120 kW减少到5 ~ 30 kW,且喷距减小到35 ~ 55 mm,如果配合采用5 ~ 15 μm的碳化钨粉末,能应用于喷涂最小直径为80 mm的内孔,而不会产生基体过热。