冷喷涂常见材料的临界速度

临界速度是指喷涂粒子碰撞基体材料前能正常形成涂层的速度。当高压气体携带粉末材料经喷枪喷嘴加速后，能否形成所期望的涂层，粉末材料的飞行速度十分关键，是冷气动力喷涂最重要的工艺参数。粒子碰撞基体材料前的速度，对于一定的喷涂材料存在一定的临界 速度。只有超过临界速度的喷涂粒子才能形成涂层。根据不同的种类的材料，喷涂粒子的临界速度一般为 500~ 700m/s。高速金属粒子碰撞基体后产生局部高压以及大的塑性变形，破碎并挤出粒子和基体表面的氧化膜，使粒子与基体间达到新鲜金属间紧密接触。对于给定材料，临界速度的存在意味着粒子的结合需要一定的塑性变形量。因此喷涂粒子的加速行为以及碰撞基体的变形行为是非常重要的，碰撞粒子速度对粒子与基体变形碰撞界面温度升高影响较大。随着喷涂粒子速度的增加，粒子的扁平率以及界面接触面积增加，随着粒子初始温度的增加，碰撞界面的最高温度增加。当粒子速度超过临界速度后将产生绝热剪切失稳。而绝热剪切失稳造成的剧烈塑性变形将提供有效接触面积来形成结合。在临界速度附近，界面局部温度可能达到喷涂粒子的熔点。当喷涂粒子速度超过临界速度后，有可能发生碰撞熔化，形成局部冶金结合。原子间金属结合与冶金结合都将有利于粒子的沉积。部分涂层材料的临界速度见下表。