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我国热喷涂材料的现状与未来发展(二)

2015/3/17 9:40:59      点击:

    三、质量控制日趋完善热喷涂材料的质量检测是得到合格涂层的首要关口,其重要性已渐被人所认识。早在1926年就有人指出对热喷涂各环节进行评估的重要性。至今,对某些喷涂材料及涂层已建立了相应的方法与标准,以保证最终涂层质量。粉末质量检测,主要是化学性能、物理性能和工艺性能。这些涉及到化学成份、熔点(软化点)、放热性能、松装比重、粒度分布、流动性、颗粒形状与结构等。老实说,粉末质量控制比线材要难,通过拉拔或挤压容易生产均一产品,但粉末则难于做到批量之间的完全一致。这从另一角度说明粉末质量控制的必要性。
   
    四、材料的多样性扩充了涂层的功能热喷涂材料发展到今天,从类别、规格和性能等方面,差不多达到“应有尽有”的程度。以世界驰名的热喷涂技术的权威公司——SULZERMETCO为例,该公司集拢了原先的METCO、PT和AMDRY三家公司的材料产品,此前经几十年的研究开发,尤其是七十年代中期之后,相继与世界知名航空发动机制造厂家联手,投入了大量物力和人力,先后发展了一系列高性能、高质量、高技术含量的喷涂材料。其中粉末材料计有六大类约220余种;线材近30种。有119种已纳入PWA、GE、MSRR等著名航空发动机制造厂家的技术规范。这些材料采用不同的喷涂方法并实施不同的工艺参数喷涂出约六百余种性能各异的涂层,覆盖涂层的全部功能,应用面涉及到多门高科技和几乎各个工业部门,显示了热喷涂技术的神通与威力。
 
    五、发展趋势
 
    从近几年所发表的技术文献,纵观热喷涂材料的发展趋势,大体可归结以下几点:

   
    1.耐高温的陶瓷材料受到注目近年来,有不少文献报道了某些陶瓷和金属间化合物等高温材料。其中最受重视的应属MoSi2。这种材料有足够高的熔点(Tm2030℃)、适中的比重和极好的抗高温氧化性,工作温度可达1700℃,是优良的抗高温氧化涂层。同时又耐无机酸和熔融金属的侵蚀,作为航空、燃气涡轮机的高温部件涂层材料,是最新的研究热点。  
   
    2.细微级粉进入市场通常喷涂粉的粒度范围为-140~+325目,有些陶瓷粉可细到5微米左右。过细的粉末会产生烧损和飞扬等问题,送粉加大困难,沉积效率也受影响。近些年,由于HVOF和高功率等离子喷涂(HPPS)的出现,使喷涂向细微级靠近。其原因是,HVOF和HPPS焰流和颗粒飞行速度极高,缩短了颗粒在焰流中的受热时间,使之在未熔化之前就已达到基体表面,不能形成涂层。而粉末细级化,可改善这一状况。当前,有些公司已推出专门用于HVOF喷涂的系列粉,粒度范围常在-270~+500目之间。 
 
    3.涂层功能多元化耐磨损、耐热、抗氧化和耐腐蚀等工程技术要求,是热喷涂涂层的主要功能。尤其是耐磨损涂层,是热喷涂技术的优势所在。近年来,热喷涂技术试图在生物工程、超导和复合材料等高科技方面发挥特长,甚至崭露头角,进入实用阶段。 
   
    4.打底粉家族出现新成员在航空和汽车工业中,用工程塑料代替金属,因重量减轻而提高效率,这是当今材料革命的新成果,在电子工业、机械工业和油汽制造业也有类似要求。利用热喷涂技术实现这些要求,确是一条捷径,但很多喷涂材料不能直接喷涂在塑料基体上。为此,SULZERMETCO专门研究了一种喷涂塑料基体表面的打底层粉,结合强度高、表面形态好、残余应力低,深受市场青睐。  
   
    5.复合材料喷涂有增大的趋势有人研究出纤维强化的等离子喷涂涂层,即喷涂碳化硅晶须增强的铝,抗张强度比纯铝高90%,而用VPS喷McrAlY-AlO:复合材料,其耐磨性显著提高;用激光一等离子喷涂工艺,在N2气氛中喷Ti,得到TiN涂层,类似方法还制得氧化物、碳化物、氮化物和硅化物等陶瓷涂层;也有人用碳黑包裹TiC,使TiC在喷涂中减少失C,以保留TiC的高熔点、低原子数、优良的抗热震性、抗化学侵蚀等特点。