摘 要
电爆喷涂作为一种新型、高效、低成本的表面改性方法，在材料表面喷涂领域的应用具有一定优势。现有的电爆喷涂方法所用喷涂材料大多是丝或箔，由于大多数喷涂材料以粉末形式存在，对粉末进行电爆喷涂具有一定优势。基于气体放电导入电流的机制，本文提出一种连续送粉管内约束电爆喷涂方法。粉末通过送粉装置被送到传送带上，随传送带进入约束管，当到达一定位置时，通过气体放电将大电流导入粉末，发生爆炸，爆炸产物从约束管喷射出来，在基体上形成涂层。
研制连续送粉管内约束电爆喷涂装置，该装置包括：高压发生装置；电容器；电极；送粉装置；传送带及约束管。送粉装置对粉末量可以进行有效的控制，并通过传送带将粉末能够连续、均匀、精确的送到两电极之间。具有尖端结构的电极通过尖端放电将大电流导入到粉末上，从而保证了在较低的初始电压下能够击穿粉末与电极之间的气隙，发生电爆。在约束管的约束作用下，爆炸产物以稳定射流喷射出来，实现定向喷涂。
以碳化钨粉末作为喷涂材料进行电爆喷涂试验，对不同过程参数下的涂层进行分析。从涂层表面形貌看出，涂层由中心喷涂层及外围喷涂层组成。在喷涂距离很小时，涂层的面积较大，随着喷涂距离的增加，面积减小，当喷涂距离增加到一定程度时，达到最小值，此后，随着喷涂距离的继续增加，涂层的面积不断增大。中心喷涂层的面积随喷涂距离的变化基本保持不变，其大小与约束管内径相近。通过对涂层截面的分析发现，当喷涂距离较小时，由于形成的射流不稳定，涂层平均厚度较薄，且涂层厚度不均匀。随着喷涂距离的增大，爆炸产物的射流趋于稳定，涂层平均厚度增加，涂层厚度趋于均匀。当喷涂距离增大到一定程度时，涂层厚度达到最大值。此后，随着喷涂距离的继续增大，涂层厚度不断减小。
在此基础上对涂层的特性及形成机制进行研究。利用扫描电镜观察涂层表面及截面形貌，通过能谱仪分析涂层与基体的结合情况。在一定的喷涂距离范围内，连续送粉管内约束电爆喷涂方法可以使高熔点的碳化钨颗粒全部以熔融状态形成液相喷涂层，这类涂层致密，当喷涂距离很小时，形成的涂层有气相沉积的特征。随着喷涂距离的增大，爆炸产物中部分熔融粒子开始凝固成固相颗粒，形成含有固相颗粒的喷涂层，这种涂层的致密度下降。当凝固的固相颗粒达到一定数量时将无法形成有效的喷涂层。初始电压越高，获得液相喷涂层和含有固相颗粒的喷涂层的喷涂范围越大。
关键词：管内约束；碳化钨；粉末；电爆喷涂；喷涂距离；涂层特性；涂层厚度
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