熱噴涂技術(shù)
熱噴涂粉末
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發(fā)布時(shí)間：
2011-11-23 00:00
粉末材料是熱噴涂工藝采用得最多的一種材料形態(tài)。粉末材料的除了材質(zhì)外，描述粉末材料的主要特性有以下數(shù)項(xiàng):
| 粉末形貌 | 指粉末顆粒的外觀形貌，一般粉末有球狀、類球狀、塊狀和不規(guī)則狀。粉末材料應(yīng)具有良好的流動(dòng)性，以利于均勻、連續(xù)地進(jìn)行輸送。越趨近于球形的粉末，其流動(dòng)性越好。 |
| 粉末的粒度 | 指粉末顆粒的大小。一般用目數(shù)或粒徑（μ，微米）表示。前者表示每平方英寸上篩網(wǎng)的網(wǎng)格數(shù)。粉末的粒度可用目數(shù)表示，也可用粒徑表示，也可混用。目數(shù)和粒徑是有對(duì)應(yīng)關(guān)系的。 |
| 粉末的粒度分布 | 指粉末材料中不同粒度粉末所占的質(zhì)量比率。合理的粒度分布有利于工藝參數(shù)的穩(wěn)定和沉積效率的提高，對(duì)涂層質(zhì)量有利。 |
| 粉末的松裝密度 | 指粉末在自然狀態(tài)下單位體積粉末的質(zhì)量，單位為克/cm3。松裝密度是粉體材料的一個(gè)綜合性能，它與粉末的材質(zhì)、形狀、粒度和粒度分布等因素均有關(guān)。 |
| 粉末的流動(dòng)性 | 指粉末在沒有外力的作用下自行流動(dòng)的特性。一般用霍爾流速表示，單位為：秒/50克。它是將50克粉末放在底部是60度錐角的漏斗中，測(cè)量其流光所需的時(shí)間。一般金屬及合金粉末的霍爾流速為10～50秒/50克。 |
熱噴涂粉末材料一般分為：
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自熔性合金粉末 |
自熔性合金粉末是指粉末在重熔過程中，不需要外加助劑，具有自行脫氧、造渣功能，能浸潤(rùn)工件表面并進(jìn)行熔敷的合金材料。這類材料一般鐵基、鎳基和鈷基合金，材料中含有一定量的硼、硅元素。 |
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金屬、合金及其復(fù)合粉末 |
合金粉末的種類很多，在此，以材料分類，可分為以下幾種： 鎳基合金粉：鎳基合金是合金種類最多的一種合金粉末。應(yīng)用較廣的有：Ni-Cr合金,廣泛地被用作高溫下的抗氧化涂層；Ni-Cr-Fe合金,可車削能用于噴涂修復(fù)；Ni-Cu合金,具有極好的抗海水腐蝕性能；Ni-Cr-W合金,可用于無(wú)油條件下的耐摩擦磨損，耐高溫粘著磨損。Ni-Cr-Al-Y合金,能制備出致密，結(jié)合力高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的涂層，耐高溫抗氧化，并且已發(fā)展成多個(gè)系列的MCrAlY材料。
鈷基合金粉：Co-Cr-Mo-Ni-Fe合金，具有良好的高溫強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性好，耐各種形式的磨損；Co-Cr-W-C合金，高硬度，紅硬性好，且耐沖蝕；Co-Cr-Al-Y性能類似于Ni-Cr-Al-Y合金，但使用溫度更高。
銅基合金粉：用作軟支承表面涂層；錫青銅粉，用作減摩涂層。磷青銅粉，用作減磨及耐磨涂層。
鐵基合金粉：Cr13系列不銹鋼粉；含鉬的奧氏體不銹鋼粉；以及用作高硬度組份添加的高鉻鐵合金粉和高碳鐵合金粉。
其他合金粉：各種配比的鋁硅合金粉，錫基巴氏合金粉等。
金屬?gòu)?fù)合粉末是指兩種或兩種以上不同的金屬材料用非合金化方法復(fù)合（如機(jī)械結(jié)合，或化學(xué)結(jié)合）所制成的粉末材料。主要就是鎳鋁復(fù)合粉和鎳鉻鋁復(fù)合粉。鎳鋁復(fù)合粉中鋁含量有5%，10%及20%等多種，一般認(rèn)為噴涂時(shí)鎳和鋁會(huì)發(fā)生鋁熱反應(yīng)，并放出大量的熱，對(duì)材料進(jìn)行補(bǔ)充加熱，從而能獲得極好的結(jié)合性能；鎳鉻鋁復(fù)合粉是鎳鉻合金與鋁的復(fù)合粉，噴涂時(shí)其放熱比鎳鋁粉更甚更劇烈，結(jié)合性能更好，也更耐高溫氧化。 |
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陶瓷、金屬陶瓷及其復(fù)合粉末 |
陶瓷材料是指金屬氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硅化物的統(tǒng)稱。陶瓷材料的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高。
氧化物陶瓷常用的有：氧化鋁（Al2O3），氧化鋯（ZrO2），氧化鉻（Cr2O3），氧化鈦（TiO2）等，以及它們的復(fù)合物。噴涂用的氧化鋁一般為穩(wěn)定的α相，涂層耐高溫，電絕緣性能好，硬度高，摩擦系數(shù)小，可用耐磨涂層，電絕緣涂層和隔熱涂層。氧化鈦有數(shù)種相結(jié)構(gòu)，成分的微小變化（失氧）會(huì)引起外觀色澤和性能的較大變化。氧化鈦涂層堅(jiān)硬、致密。氧化鋁中加入一定量的氧化鈦（含量從3%至50%不等），涂層的韌性和致密性能得到提高。這種材料又稱作氧化鋁鈦，其涂層具有優(yōu)越的抗纖維磨損性能。氧化鉻涂層在550℃下有極好的耐硬面磨損和磨粒磨損性能。氧化鉻涂層的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是具有良好的自匹配性能，在滑動(dòng)磨擦?xí)r能與對(duì)磨副良好匹配。氧化鋯高熔點(diǎn)、低導(dǎo)熱率，是極好的高溫隔熱材料，ZrO2在一定的溫度下會(huì)發(fā)生相變并伴有體積變化，用作熱障涂層時(shí)對(duì)材料要作穩(wěn)定化處理（常用Y2O3），Y2O3+ZrO2是理想的熱障涂層材料，已取得廣泛應(yīng)用。 碳化物陶瓷常用的有：碳化鎢（WC），碳化鉻（Cr3C2），碳化鉬等。碳化鎢是硬質(zhì)材料，在高溫下易發(fā)生相變，使硬度大大降低。由于金屬鈷具有很好的高溫性能，鈷的熔體對(duì)WC的濕潤(rùn)能力極好，因此，鈷-碳化鎢成為最理想的噴涂碳化鎢材料。碳化鉻具有良好的抗高溫氧化和高溫耐磨性能。常和鎳鉻合金混合使用，以提高涂層的內(nèi)聚強(qiáng)度。為改善碳化鉻的潤(rùn)濕性，可先用鎳或鈷對(duì)其包覆或復(fù)合，再與Ni-Cr混合。
陶瓷復(fù)合粉末及金屬陶瓷復(fù)合粉。
陶瓷復(fù)合粉末。二種或二種以上陶瓷材料以一定的比例進(jìn)行復(fù)合，以獲得更好的熱噴涂陶瓷材料。復(fù)合的方法可以是團(tuán)聚燒結(jié)，也可以是熔融破碎。氧化鋁-氧化鈦系列；氧化鋯-氧化釔、氧化鋯-氧化鎂、氧化鋯-氧化鈣材料；以及氧化鉻-氧化硅-氧化鈦材料。
金屬陶瓷復(fù)合粉。這種材料既有金屬材料的韌性又有陶瓷材料的高硬度和化學(xué)穩(wěn)定性。它們的復(fù)合方法有：混合、團(tuán)聚、團(tuán)聚燒結(jié)等。碳化鎢-鈷系列和碳化鉻-鎳鉻系列是應(yīng)用范圍最廣的兩種金屬陶瓷材料。近年來(lái)不斷有全新的金屬陶瓷材料推出，它們強(qiáng)度更好，沉積效率更高，涂層更致密也更耐磨：團(tuán)聚、燒結(jié)法制得的WC-10Ni,WC-Co-Cr,WC-CrC-Ni等新型粉末。 |