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      20世紀以來熱噴涂發展的三個階段
      時間:2020-05-12 10:39 點擊次數:
      1913年Schoop提出了電弧噴涂槍的設計,并于1916年研制開發成實用型電弧噴涂槍,制備鋼結構長效防腐涂層,將熱噴涂技術真真正正用作生產實踐。線材火焰噴涂和電弧噴涂作為主要的熱噴涂方式,在20世紀30年代獲得了發展壯大。美國Metco金屬噴涂公司成立后,相繼研究出用空氣渦輪送絲的E型系列噴槍和用電動機送絲的K型系列噴涂槍。

      用作鋼鐵結構件的噴鋅、噴鋁長效防護涂層。英國成功研制開發出Schoet粉末火焰噴槍,爾后Metco研制開發出MetcoP型粉末火焰噴涂槍。從此以后,世界各國各噴涂專業公司也相應研究開發了一系列粉末火焰噴涂槍,對熱噴涂技術進行了大批量的研究和應用推廣,使得熱噴涂技術有了長足的發展壯大,并取得很大的成績。從20世紀20~30年代開始,熱噴涂技術就大批量地用作船舶、鋼結構、水閘門等鋼鐵產品的長效防護。美、英、德、法、日等工業發達國家都制定了熱噴涂相應的技術標準,許多數據都報導了在不一樣的使用環境條件下,不一樣的涂層材料體系和涂層厚度的防護涂層體系與防護涂層壽命指標的選擇建議。美、英、德等國家從20世紀50年代開始,用了10~20年的時間大力推廣該項工藝。
       
      (2)第二階段熱噴涂技術伴隨著噴涂技術的發展壯大,新的涂層材料不停的發生。20世紀50年代初,研制開發出自熔性合金粉末材料,隨后發生了粉末火焰噴焊工藝。自熔性合金粉末材料的研究成功,對熱噴涂技術在工業領域內的運用起到了有力的推動功能。將熱噴涂技術由原來的表面防護與修復,發展壯大到機械零部件的表面強化,不但用作廢舊零件的修復,同時也用作新品零件的預保護強化涂層的制備,創造了熱噴涂技術運用的新的領域。
       
      20世紀50年代末期,美國聯合碳化物公司研制成功燃氣重復爆炸噴涂技術,用作制備高質量碳化物涂層和氧化物陶瓷涂層,并最先運用到航空工業中。
       
      燃氣爆炸噴涂粒子效率高,可制備出非常出色的碳化物金屬陶瓷涂層,但溫度較低,對制備氧化陶瓷涂層依然存在不如人意的地方。伴隨著航空事業的發展壯大,對航空發動機的功能規定越來越高,發動機零件不但要有高溫強度,同時一定擁有高溫隔熱的功能,以達到提升有效運用發動機熱效率的目的性。陶瓷熱障涂層是提升航空發動機熱效率的核心技術之一?;靖拍钍翘沾捎兄叩娜埸c和低的熱導率,同時陶瓷涂層富含相應的孔隙率,能夠將發動機和燃氣輪機的高溫部件與高溫燃氣隔離開來,因而陶瓷涂層成為很好的高溫隔熱涂層材料。
       
      提升了涂層的結合強度和降低涂層空隙率,大幅度地提升了涂層品質,增進熱噴涂復合材料的快速發展壯大,在制備獨特涂層功能方面開創了新的應用領域,很大程度地加速了熱噴涂涂層材料的開發和拓展了涂層工藝的運用范圍。到20世紀60年代,等離子噴涂工藝已在工業中獲得非常廣泛性的運用,成功地運用于飛機發動機零部件熱障涂層的制備,并取得非常顯著的成效。60年代中期,美國聯合碳化物公司又研究成功等離子噴焊工藝,補充和拓展了熱噴涂技術的內涵。至此,熱噴涂技術已包括了氧乙炔火焰噴涂、噴焊;電弧噴涂;燃氣爆炸噴涂;等離子噴涂、噴焊等工藝技術方式,從設備、工藝、涂層材料到運用產生了比較詳細的熱噴涂技術體系。
       
      伴隨著工業工藝的發展壯大,人們對高速、高效、高質的不斷追求,對零部件的表面功能規定越來越高,這類都增進了熱噴涂技術的發展壯大。20世紀70~90年代熱噴涂技術朝著高能、高速、高效發展壯大。美國metco公司20世紀70年代末開始,逐步研究成功的80kVA高能等離子噴涂成套設備、可控氣氛(低壓或真空)等離子噴涂設備、JP2600系列燃氣高速火焰噴涂設備;聯合碳化物公司成功推出Dgun噴涂工藝方式;Stellite公司成功推出JetKote系列高速火焰噴涂設備、系列等離子噴焊設備;捷克國家材料保護研究所研制開發出200kVA水穩等離子噴涂成套工藝;美國TAFA公司研究推出8830、9000系列電弧噴涂設備和Plazjet250kVA高能高速等離子噴涂設備,JP5000、JP8000燃油高速火焰噴涂設備;

      加拿大NorthwestMettech公司和美國Metco公司研究成功AxialⅢ三電弧軸向送粉等離子噴涂系統,極大地提高噴涂效率和涂層材料的沉積效率;美國UniqueCoat公司推出的IntelliJetSB250、SB500系列高速活性燃氣噴涂(HVAF)設備,噴涂粒子效率可高到達900m/s;俄羅斯成功推出活性高速電弧噴涂工藝;俄羅斯發明冷氣動力噴涂技術以來,德國林德公司已推出冷氣動力噴涂成套設備工藝。
       
      伴隨著等離子噴涂及工藝的運用,等離子電弧的惰性和高溫射流特性保證了更為廣泛性的涂層材料和涂層運用機會,很大程度地豐富了熱噴涂涂層材料(非常是高熔點陶瓷材料)的發展壯大和涂層品質的提升??煽貧夥盏入x子噴涂工藝可控制噴涂工藝過程中的環境因素,可獲得真空、低壓或惰性氣體等環境條件,制備的涂層密度超過98%,涂層含氧量小于400×10-6。

      迄今為止,航空發動機和燃氣輪機的熱端部件采用熱噴涂技術的零件已達到6000多個,其關鍵零部件的使用壽命提高3~4倍。如JT8發動機采用熱噴涂技術后,其大修期由原來4000h提高到16000h。等離子噴涂電弧溫度高,噴涂碳化物(WC/Co)等材料時,不可避免地使碳化物分解產生脫碳,涂層硬度指標下降,而高速燃氣噴涂技術正好彌補了這一缺陷。高速燃氣噴涂技術,如JP5000焰流速度高達2000m/s,粒子速度高達700m/s,涂層結合強度≥70MPa,WC/Co涂層硬度高達1200HV,具有十分優異的性能,在許多應用領域已取代或部分取代等離子噴涂涂層。
       
      (3)第三階段熱噴涂工業體系從Schoop發明的第一個熔液噴涂裝置,到現在的計算機控制的等離子噴涂設備、高速燃氣噴涂設備、冷氣動力噴涂設備、機器手操作的噴涂設備,噴涂設備已具備成套性、系列化、標準化。涂層材料由
       
      金屬絲材到陶瓷棒材,由金屬粉末到金屬陶瓷粉末、陶瓷粉末、塑料粉末,以及它們的復合材料粉末,已形成系列化和標準化。涂層應用領域從簡單的長效防護、廢舊零件的修復,到再制造技術、新品零件的預保護強化,已成為制造技術
       
      領域必不可少的重要工藝技術。涂層質量在線檢測、噴涂熱源溫度場分布、噴涂粒子速度測量、在線診斷技術的應用,極大地提高了涂層制備的穩定性和可靠性。涂層技術的應用已滲透到世界各國國民經濟建設的各個領域。僅美國Metco
       
      公司和TAFA公司,2001年產值分別達到32億和35億美元。國際間的合作與技術交流已逐步形成,1965年在英國召開第一屆國際熱噴涂會議,此后每2年舉行一次,2003年在日本召開了第18屆國際熱噴涂會議。
       
      我國應用熱噴涂技術始于20世紀50年代初,開始制造線材火焰噴槍和粉末氣噴槍,60年代研制成功封閉式噴嘴固定式電弧噴槍和陶瓷粉末氣噴槍。氧乙炔火焰噴涂用于廢舊零件的修復,線材火焰噴涂技術用于大面積長效防護。195年,對淮南電廠從田家庵到蚌埠的246座35kVA輸電鐵塔進行噴鋅防護,涂層至今完好,這是國內熱噴涂長效防護工程最典型的應用實例。20世紀60年代末期開始研制等離子噴焊技術,同時開始應用粉末火焰噴焊技術。

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