关于超音速火焰喷涂工艺

关于超音速火焰喷涂工艺

超音速火焰喷涂是近年来国际上发展较快的一种热喷涂工艺。它的特点是：焰流速度极快，可达到2200m/s，这要比其他热喷涂工艺的焰流速度快5~~10倍；由于速度快，粉末粒子携带强大的动能打击在基体上，使涂层致密度极高，可达到98~~99.8％；而其他热喷涂工艺只能达到80~~90℃；

高速度带来另一个的好处是：在粒子打击基体的瞬间，动能几乎全部转化为热能，使粒子再一次获得加热的机会，部分地补偿了焰流温度的不足。

粒子的高速飞行使涂层的结合机理更偏重于机械锚固结合，这使得那些极易氧化的软材料如：铝、钛、铜基体上变得容易附着涂层。这一点也是氧-乙炔火焰、电弧、等离子喷涂所望尘莫及的。

超音速火焰喷涂的焰流温度适中，在喷涂碳化物陶瓷时, 使涂层保持了材料原有的物理性能和化学性能。不会象等离子喷涂因温度过高使粉末粒子过分氧化、脱碳而造成涂层软化的缺陷。

超音速火焰喷涂之所以有高速度的焰流，是因为超音速系统在设计上打破了普通火焰喷涂低压燃烧（0.4MPa）的常规,采用了高压供气(燃料),使氧气、燃料以1.2~~1.5MPa的压力输入燃烧室,形成高压燃烧,再由特别几何形状的喷咀喷出,形成1~~4马赫的高速焰流。

但是，过高的火焰流速也给喷涂造成了一定的缺陷：超音速火焰温度小于3300℃，粉末在焰流中停留的时间极短，粉末加热欠缺，不足以熔化高熔点材料，因此，超音速火焰喷涂很难喷涂氧化铝、氧化铬、氧化锆、钼、钨等高熔点材料；镍包铝等放热型材料也因速度过快来不及放热而发挥不出二次加热的效果。

由于加热时间短，超音速火焰喷涂对粉末的粒度范围也作了限制，大颗粒的粉末容易因熔化不足而反弹回来，造成沉积效率降低，使得工艺成本上升。

虽然超音速火焰喷涂存在着种种不尽人意的缺陷，但涂层的高硬度、高致密度、高结合强度是众所公认的，它正在受到越来越多技术领域的重视。超音速火焰喷涂涂层特别适合于以下几种工况：

1．  高耐磨性零部件：轧钢机输送辊、泥浆泵柱塞、高速轴、油田抽油机柱塞、拉丝机塔轮、泵类密封件、螺旋输送机转子等、塑料挤出机螺杆。

2．  高光洁度的耐磨件：纸机压光辊、凸轮面等。

3．  高温环境下的耐磨件：退火炉炉底辊、涡轮机叶片、内燃机活塞顶、锅炉四管等。

4．  耐冲刷、冲蚀的零部件：电厂煤粉机叶轮、大型风机叶轮等。

5．  要求有一定耐冲击性的零件：内燃机、压缩机曲轴轴颈等。

6．  其他喷涂手段难以奏效的零件：铝合金件、钛合金件、铜合金件等。

超音速火焰喷涂技术指标与其他喷涂手段的比较

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