热喷涂涂层设计的基本原则

2020-03-25 1534

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采用热喷涂技术不仅能提高机器设备的耐磨损性、耐腐蚀性、耐侵蚀性、热稳定性和化学稳定性,而且能赋予普通材料特殊的功能,诸如高温超导涂层、生物涂层、金刚石涂层、固体氧燃料电池(SOFC)电极催化涂层等。因此,热喷涂技术必然会愈来愈引起人们的重视,并在各个工业领域获得愈来愈广泛的应用。但是,实际零部件因其材质、形状、大小及其应用环境、服役条件等存在很大差别,要想成功采用热喷涂涂层来解决所面临的技术问题,必须遵循特定的过程。最重要的有以下五个关键过程:

1)准确分析问题所在,明确涂层性能要求。

2)合理进行涂层设计,包括正确选择喷涂材料、设备、工艺,以及遵循严格的涂层质量评价体系等。

3)优化涂层制备工艺。

4)严格控制涂层质量。

5)涂层技术的经济可行性分析。

涂层设计起着承上启下的作用,是采用热喷涂技术成功解决实际问题的基础,是所有环节中最重要的环节之一。在进行涂层设计时,要考虑涂层所涉及到的各个环节,具有明显的系统特性。因此,为了获得满足使用性能要求的涂层,在进行喷涂前,必须进行周密、合理的涂层设计。

热喷涂涂层设计的主要内容包括:

①根据零部件表面所处的工况条件,或对已经发生表面失效的零部件的分析结果,确定零件表面涂层或表面涂层体系的技术要求,包括结合强度、硬度、厚度、孔隙、耐磨性、耐蚀性、耐热性或其他性能等。

②运用所掌握的热喷涂技术基础知识(包括喷涂材料、喷涂工艺、涂层性能等),进行经济技术可行性分析,以满足性能要求为基础,考虑涂层经济性,进而选择恰当的喷涂材料、设备及工艺方法。

③编制合理的涂层制备工艺规范。

④提出严格的涂层质量检测与控制标准、零件包装运输条件等。

现在,更为严格的要求甚至包括对喷涂原材料生产厂商提出全面质量管理要求。

所有上述内容构成一个完整的热喷涂涂层设计的全过程。

需要特别指出的是,热喷涂涂层的性能虽然主要取决于喷涂材料的性能,但也明显受到所选定的喷涂设备和喷涂工艺的影响。同一种喷涂材料,当采用不同的喷涂设备、不同的喷涂工艺参数进行喷涂时,所得涂层的性能会存在很大差别。此外,涉及制备涂层的其他各个环节都会决定最终的涂层性能,如表面预处理、冷却措施、涂层加工等。因此,只有对制备涂层的各个过程进行全面的质量控制,才可能获得满足性能要求的、质量稳定的涂层。