新型热喷涂技术侯绪荣，张正中，曲志勇，刘德宝（山东工业大学）（山东钛金制品公司）摘要介绍 了几种国外新近研制和发展起来的新型热喷涂技术。关键词热喷涂，进展，技术ＮｅｗＨｏｔＳｐ ｒａｙｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅ￥ＨｏｕＸｕｒｏｎｇ，ＺｈａｎｇＺｈｅｎｇｚｈｏｎｇ，Ｑ ｕＺｈｉｙｏｎｇ，ＬｉｕＤｅｂａｏ（ＳｈａｎｄｏｎｇＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＵｎｉｖｅｒｓ ｉｔｙ）（ＴｉｔａｎｉｃＭｅｔａｌｌＰｒｏｄｕｃｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＳｈａｎｄ ｏｎｇ）ＡｂＳｔｒａｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｓｏｍｅｎｅｗｈｏｔｓｐ ｒａｙｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｗｈｉｃｈａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｎｅｗｌｙａｔａｂｒ ｏａｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｈｏｔｓｐｒａｙｉｎｇ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｔｅｃｈｎｉｑｕ ｅ热喷涂技术以其灵活性和适用性被广泛地应用在机加工和维修领域。目前，国内外应用的主要有 火焰、电弧、等离子及超速热喷涂。最近又有几种新型热喷涂技术在研制及进展中。现做一简单介 绍。１真空等离子热喷涂真空等离子喷涂（包括０．０２～０．１Ｐａ压力的空气等离子喷涂）是 在一个降压的惰性气体室内利用等离子流与环境作用，降低周围压力以产生相当长的等离子喷射流 。通常大气压力下，等离子流长度为２－４ｃｍ，真空下等离子流火焰长度为２０－３０ｃｍ，且 真空等离子流速度约为常压下的２－３倍。压力降低促使火舌卷流扩大，导致火焰的能量密度降低 ，而高能量和长喷射距离可保证粒子完全熔化。等离子喷射流和粒子速度是由于压力降低而大大增 加。真空等离子喷涂在金属基体上产生强粘性，高致密度和无残余应力层（厚度可达２－５ｍｍ） 的保护涂层，鉴于这种涂层具有高耐磨、耐蚀和抗氧化，已在蒸汽透平上使用。真空等离子喷涂用 粉末有：Ｎｉ、Ｎｉ－Ａ１（Ｎｉ－２０Ａ１）、Ｎｉ－Ｃｒ－Ａ１－Ｙ（Ｎｉ－１７Ｃｒ－６Ａ １－０．５Ｙ）、Ｎｉ基合金（Ｎｉ－Ｃｒ－Ｍｏ－Ｗ－Ｃｕ－Ｂ－Ｃ）及非晶质粉末（Ｎｉ－Ｍ ｏ－Ｆｅ－Ｂ）等。２真空电弧喷涂真空电弧喷涂兼有大气下喷涂和真空室内喷涂的优点，能产生 低空隙度和均匀化学纯度的保护涂层。真空电弧喷涂设备示意图如图１所示。热交换、过滤器和泵 系统安装在喷涂室附近。真空电弧喷涂还在不断发展，随着新型喷枪和喷嘴出现，其应用将会更广 泛。３感应加热等离子喷涂等离子体是通过气体流过电弧和在电弧附近或高电场强度的区域内产生 。按照其物理条件将产生不同的等离子体（见表１）。通过辉光放电产生的电子温度很高，但原子 温度并不大高；而电晕产生的等离体是不均匀的。这两者尚未被应用到热喷涂上，因为进料粒子加 热需要能量及高温原子传递热量。电能，仅仅作为等离子热喷涂的热源，可以有几种形式。直流电 弧早已被使用，而交流电弧在热喷涂上尚未被应用。最近已研究出利用高频感应耦合等离子体，其 感应加热示意图如图２所示，感应等离子体火焰电系统见图３。各种固体和等离子体的电阻率如表 ２所示。导电电弧可以被加热，其电阻率介于钢与石墨之间。图２是一个产生等离子体的装置。一 旦离子源产生于线圈内原先的传导区，它就通过线圈内由电流引起的强电场耦合和扩大，形成电弧 ，其形状如椭园形，导电电弧不仅被加热，而且在线圈内由电场使其浮起。低速气体流过和绕着悬 空电弧的表面，使其加热。感应耦合等离子体形状与电弧的不同，与直流电弧相比具有本身特点。 例如，常压下直流电弧等离子体用作喷涂，当操作功率为６０ｋＶＡ时，其直径为１０ｍｍ，长度 约２５～５０ｍｍ，而感应加热等离子体在同样功率和气流下直径为５０ｍｍ，长度约３００ｍｍ 。由于感应耦合等离子体无电极，故一切气体均可被应用，包括空气，氧、氩、氮、氯气等。感应 耦合等离子体利用电流来完成气体感应加热（见图３）。由于交流电转换成直流，使等离子体可用 于热喷涂。这种转换通过整流到高压直流，依此加热到振荡管上，并由振荡管产生振荡电流，与感 应耦合电弧相匹配，达到要求功率。这个装置产生等离子体最大效率约为６５％，振荡管产生的能 量损失约２５％，感应电弧和周围等离子体的辐射，对流损失约为１０％。由电弧区和自由流动的 等离子流的热传递与直流电弧的等离子体相比有很大差别，即感应耦合等离子的电弧区温度较低， 粉未能被喷入，且保持时间较长。此外，高频（在４×１０￣７Ｈｚ内）必须用在带各种气体的热 喷涂，并应有一定的功率（１０一２００ｋＶＡ）。例如，用一个６０Ｈｚ电流带氖气的；则需要 功率为１５０００ｋＶＡ；而对一个４×１０￣７Ｈｚ的则需要功率为１ｋＶＡ。感应加热等离子 在高压、高功率下，可在离子内产生一些化学反应，尤其在涂层表面产生反应，如渗氮。当用大颗 粒粉末如陶瓷或碳化物等，可通过调整热喷涂工艺参数来达到技术要求。新型热喷涂技术@侯绪荣，张正中，曲志勇，刘德宝$山东工业大学，山东钛金制品公司热喷涂，进展，技术介绍了几种国外新近研制和发展起来的新型热喷涂技术。
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