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等離子噴塗原理優點及工藝參數介紹

發布時間:2019-06-11 21:21  信息來源:蝶恋花直播APP下载地址新材料(蘇州)有限公司

  等離子噴塗工藝的原理是改變材料的表麵性能,用某種熱源將噴塗材料加熱到熔化或半熔化狀態,將其吹成微小顆粒,通過島速氣流將其噴射到基體材料的表麵,形成一種各種塗層的塗層加工方法,等離子噴塗不僅具有與其他噴塗方法相同的尺寸,而且具有零件尺寸不受限製、基體材料寬、加工邊緣小、普通基件表麵的噴塗強化等優點。
 
等離子噴塗原理優點及工藝參數介紹
 

  等離子噴塗原理

 
  等離子噴塗工藝是一種比較新的熱噴塗技術,比起傳統的熱噴塗方法有許多優點。這個然而,過程沒有100%的沉積速率,因此粒子可以逃逸成。工作環境,這取決於材料和尺寸分布的噴灑顆粒,可能會造成健康和安全隱患。為了盡量減少任何可能風險,目前的做法是把作品放在一個圈子裏,限製機器的機動性。考慮到芯片電流,這是一個主要缺點。該係統的版本足夠緊湊,易於在車間周圍移動。
 
等離子噴塗原理優點及工藝參數介紹
 

  等離子噴塗優點

 

  1、基體受熱小、零件不變形,不改變熱處理狀態。

 
  由於噴塗時零件不帶電,基體金屬不熔化,所以盡管等離子焰流的溫度較高,但能量非常集中,等離子弧的軸向溫度梯度很大,一般零件溫升不超過200℃,則零件不會發生變形,這對於薄壁件、細長杆以及一些精密零件的修複十分有利。由於在200℃以下基體金屬的熱處理性質不會發生變化,可以對一些高強度鋼材實施噴塗。
 

  2、能夠噴塗的材料廣泛,塗層的種類多。

 
  由於等離子焰流的溫度高,可以將各種噴塗材料加熱到熔融狀態,因而可供等離子噴塗使用的材料非常廣泛,從而也可以得到多種性能的噴塗層,如耐磨塗層,隔熱塗層、抗高溫氧化塗層、絕緣塗層等等。就塗層的廣泛性來說,氧-乙炔焰噴塗、電弧噴塗、高頻感應噴塗和爆炸噴塗都不及等離子噴塗。
 

  3、工藝穩定,塗層質量高。

 
  等離子噴塗的各工藝參數都可定量控製,工藝穩定,塗層再現性好。在等離子噴塗中,熔融狀態粒子的飛行速度可達180~480m/s甚至更高,遠比氧-乙炔焰粉末噴塗時的粒子飛行速度45~120m/s高。熔融微粒在和零件碰撞時變形充分,塗層致密,與基體的結合強度高。等離子噴塗層與基體金屬的法向結合強度通常為30~70MPa,而氧-乙炔焰噴塗一般為5~20MPa。由於等離子噴塗時可以通過改換氣體來控製氣氛,因而塗層中的氧含量或氮含量可以大大減少。
 
等離子噴塗原理優點及工藝參數介紹
 

  等離子噴塗工藝參數

 

  1  送粉量及電功率

 
  送粉量及電功率這兩個工藝參數是噴塗過程中最主要的參數,又是需要經常變動的參數,而且這兩個參數是互相聯係的,在確定這兩個工藝參數時,重點是保證二者的恰當匹配。送粉量和功率恰當匹配指的是對於由一定牌號一定粒度組成的粉末,在不同的送粉量下,應當施加不同的電功率,通過調整氫氣流量來保證所需的工作電壓和射流的熱焓,通過調整電流的大小調節輸入功率。當送粉量不變時,如果電功率過小,則粉末熔化不良,塗層中夾雜的生粉多,粉末撞擊工件時變形不充分,並有較多的粉末彈跳損失,沉積效率低,塗層質量下降。反之若電功率過大,雖然粉末的熔化和撞擊變形良好,但粉末受熱氧化燒蝕嚴重,塗層中夾著較多的煙塵,熔化粒子飛濺嚴重,同樣會使沉積效率降低,塗層質量下降。因此,對於一定牌號一定粒度組成的粉末,送粉量的大小和電功率值要相適應。生產中確定送粉量和電功率最佳匹配的方法是采用噴塗沉積效率試驗,一般取沉積效率曲線中最高點處的電功率值為最佳值。
 

  2  噴塗距離

 
  粉末在等離子焰流中加熱和加速都需要一段時間,因此應有一個合適的噴塗距離,噴塗距離過近,會因粉末加熱不良,撞擊變形不充分而影響塗層質量,還會使零件受等離子焰流的影響而嚴重氧化,同時也會使基體溫升過高,造成熱變形。噴塗距離過遠又會使已經加熱到熔融狀態的粉末在與零件接觸時冷了下來,飛行速度也開始降低,同樣影響塗層質量,噴塗效率會明顯降低。
 

  3  主氣、二次氣及送粉氣的流量

 
  通入噴槍用於壓縮電弧並發生電離的氣體稱為主氣,等離子噴塗常用Ar氣等作為主氣,為了提高等離子弧的熱焓常在離子氣中加入N2、H2,稱之為二次氣或次級氣,用於帶動粉末的氣體稱為送粉氣。主氣的流量,是重要的工藝參數之一,它直接影響到等離子焰流的熱焓和流速,繼而影響噴塗效率和塗層孔隙率等,氣流量過大或過小均會導致噴塗效率的降低和塗層孔隙率的增加。氣流量過大,離子濃度減少,過量的氣體會冷卻等離子的焰流,使熱焓和溫度下降,不利於粉末的加熱,粉末熔化不均勻,使噴塗效率降低,塗層組織疏鬆,孔隙率增加;反之氣流量太小,會使噴槍工作電壓下降,使焰流軟弱無力,並容易引起噴嘴燒蝕。送粉氣的流量對塗層質量的影響也很大,對外送粉噴槍而言送粉氣對塗層質量的影響尤其嚴重,送粉氣流量過小會使粉末難以到達焰流中心,過大則會使粉末穿過射流中心,產生嚴重的“邊界效應”,致使塗層疏鬆,結合強度降低。
 

  4.噴槍移動速度

 
  噴槍移動速度對塗層質量和噴塗效率的影響在一定的範圍內並不明顯。在一定送粉量下噴槍移動速度或噴槍與工件的相對速度的慢與快,意味著單位時間內,噴槍掃過工件麵積的多少或每次噴塗層的厚度,所以調節噴槍的移動速度實際上是控製每次噴塗層的厚度。每次噴塗的厚度不宜太厚。一般情況下,每次噴塗的塗層厚度不要超過0.25mm,對於要求噴塗厚度為0.25mm的塗層,也應以兩次或多次噴成為好。此外噴槍移動速度對工件的溫升也有影響,為不使基體局部溫升過高而造成熱變形或熱應力過大,也希望在保證覆蓋的前提下,選用較快的噴槍移動速度。
 

  5.基體金屬的溫度

 
  基體金屬的溫度是噴塗工藝一項重要的參數。多數工件在噴塗前,需進行一定的預熱,目的是為了去除濕氣,並使表麵活化,有利於塗層與基體的結合,以及控製基體相對塗層的熱膨脹。對於一些薄壁件,可減小噴塗後冷卻時由於零件和塗層的收縮不一致而造成的應力,從而有利於塗層與基體的結合。噴塗前預熱還可以使零件在噴塗後的抗疲勞強度下降量減少。但是當金屬零件的預熱溫度超過200℃時,零件表麵開始出嚴重的氧化膜,導致塗層的結合強度顯著下降。一般況下預熱溫度為100~150℃,在噴塗WC-Co粉末時,為減少碳的燒損,基體應保持更低溫度。
 
  等離子噴塗應用
 
  從20世紀50年代到現在,等離子噴塗技術的應用已從航空、空間擴展到鋼鐵工業、汽車製造、紡織機械、船舶。
 
  近年來,等離子噴塗技術已應用於高科技領域,如納米塗層、梯度功能材料、超導塗層、生物功能塗層。