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等离子喷涂材料

时间:2017-09-01 19:09:53  来源:AG现金网热喷涂网整理  作者:tianzhongma

    近几十年,等离子喷涂的技术的得到了飞速的发展,其在工业应用方面也发展迅速。由于等离子喷涂的火焰中心达上万摄氏度可以熔融很多不同类型的粉末材料如金属以及一些合金材料末以及陶瓷粉末等,因此等离子喷涂在各个领域都有广泛的应用。金属基复合材料和陶瓷基复合材料作为等离子喷涂主要原材料。在热喷涂应于工业领域方面,等离子喷涂涂层具有独特优越性能己经田起越来越多工业部门的重视,尤其是航空航天,机械以及汽车领域。每年等离子喷涂在这些领域为全球经济节约了大量的资源以及为全球环境的改善也做出了重要的贡献。

陶瓷涂层材料

    陶瓷材料主要包括碳化钨、氮化物以及一些氧化物,在碳化物根馨化合物的性质又分为金属碳化物和非金属碳化物,总体来说,非金属碳化物的性能不稳定,随着温度的变化其力学性能等有着很大的变化,易发生氧化反应,因此非金属碳化物通常需要通过粉末冶金制备特定性能的粉末,以供等离子喷涂所使用。而对于一些金属碳化物在高温等条件下表现出优异的力学性能和耐磨损性能等,例如碳化钨、碳化铬和碳化钦等;其中碳化钨具有优异的力学性能以及其在镍基合金中具有良好的抗高温氧化、耐腐蚀磨损和优异的焊接性能,是热喷涂制备高性能涂层重要材料之一。氮化物陶瓷主要包括氮化硼、氮化硅和氮化钦等,这类氮化物陶瓷在高温下具有优异抗高温氧化性、自润滑性能以及较高的硬度等性能,但是其粉末的流动性相对较差以及喷涂时需要较高的功率才能使其熔融。对于氧化物陶瓷主要包括氧化铝和氧化铬等,氧化铝陶瓷粉末优点是热扩散系数低、硬度高、化学稳定性好等,可以和其它粉末材料用以复合材料。然而氧化铝陶瓷脆性大和流动性差,常用金属表面耐磨损防腐,氧化铬陶瓷一般在高温条件下产生的烟雾和粉尘有毒,这对于人体有害,因此很少用于工业方面的应用。

金属类涂层材料

    金属材料是热喷涂应用于工业领域最广的一种材料,尤其用于等离子喷涂,在等离子喷涂的高温火焰中心熔融较充分,非常有利于高性能涂层的制备,主要采用的合金粉末有钻基合金、铁基合金以及镍基合金等。镍基合金、铁基合金以及钻基合金属于自溶性合金材料,主要其成分含有硼、硅等低熔点的元素,在高温条件下易熔融有利于合金粉末的流动性,延展性能较好易于在基体表面铺展,这样有利于提高涂层与基体的结合强度,进而易制得性能均匀的涂层。钻基合金的自溶性性能相对于其他两种较好,制备的涂层表现出优异的耐腐蚀、耐磨损等性能,但是其成本较高不利于工业领域上的应用;铁基合金主要存在的问题是高温条件下铁易于发生氧化反应,导致制备的涂层力学性能下降,无法满足工业上的广泛应用。镍基合金因具有优异的耐高温氧化、耐腐蚀、耐磨损以及优异的力学性能,因此其是喷涂主要的原材料之一,同时在工业领域应用较广。

金属基复合涂层

    在过去几十年,复合材料被广泛的研究,复合材料一般主要是由金属基体和一些增强相所组成,例如陶瓷颗粒、非金属固体颗粒、硬质金属颗粒和短纤维等。电镀、热喷涂以及激光处理技术是制备复合涂层重要的几种手段,通常金属基复合材料是通常是用陶瓷作为增强相,由于陶瓷相的加入使得金属基复合材料既具有金属优异的性能同时还具备陶瓷一些优异的性能,如结合了金属的高塑性、韧性和优异的导电性能等以及陶瓷相的高硬度,是一种理想的复合材料。常使用的陶瓷增强相有碳化钨陶瓷、氧化铝陶瓷以及其他类陶瓷,而在这几种陶瓷中碳化钨因具有优异的力学性能、耐磨损性能、低的热膨胀系数和高温稳定性是热喷涂常用的材料之一,因此被广泛用于工业领域。

镍基复合涂层

    镍基合金属于Ni-Cr-B-Si自溶性合金材料,镍基合金中的各个元素都具有重要作用,如硼元素主要作用是减少粉末的融化温度和促进形成一些硬质硼化相,硅元素添加到镍基合金中起到改善镍基合金粉末的自溶性性能,铬元素在合金粉末中可以促进氧化反应和提高其耐腐蚀性能以及形成一些碳化铬的化合相以提高涂层的硬度。 Ni-Cr-B-Si合金引起国内外研究人员的重视。然而,热喷涂制备的镍基涂层相对于其他一些材料的低硬度和耐磨损性能限制了其在自动化产业的进一步的应用。

    复合材料是由两种或两种以上具有显著不同物理或化学性质的材料所组成,是几种优异性能材料的复合。这种复合材料主要的优势包括:和传统材料相比其强度较高、较轻以及成本较低。因此,镍基合金中添加陶瓷硬质相表现出优异的耐磨性能,主要是由于其高硬度的第二相。在选择第二相时,因碳化钨表现出优异的力学性能、耐磨损性能、低的热膨胀系数、高温稳定性以及与镍基合金复合展示出良好的焊接性能,因此碳化钨可以作为镍基合金一种良好的增强相,同时碳化钨增强镍基复合涂层在发动机气缸套展示出良好的耐磨损性能。

 


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