爆炸喷涂
电镀与涂饰
宋进兵*，代明江
摘 要：热喷涂技术中的爆炸喷涂技术，近年来发展很快。下面介绍了爆炸喷涂的设备及工作原理。
已经有50多年历史的爆炸喷涂技术近年来有了新的发展。美国 Praxair 公司的 D-gun和SDG ，以及来
源于前苏联的爆炸喷涂技术，在航空等领域得到了一些应用。爆炸喷涂工艺过程中，粉末粒子被加速到非常高的速度(有报道称超过1 000 m/s)，同时粒子的温度适宜，此时制备的涂层(特别是碳化钨涂层)非常致密，与基体结合的强度特别高。但是，爆炸喷涂设备一直存在的问题是：爆炸的频率偏低，一般在 8 ~10 Hz，因而涂层的沉积速度很低，约 1 ~ 2 kg/h，影响了生产效率。另一个问题是喷枪体积和重量偏大，往往不适合安装在机械手上，喷涂复杂面的话，存在困难。
Turbodetco 公司研制的高频爆炸喷涂设备(High- Frequency Pulse Detonation：HFPD)，技术来源于航空脉冲喷射发动机，采用连续供应的爆炸气体和粉末，而喷枪无机械移动部件，通过阀门来自动产生每个爆炸循环所需的气体和粉末。由于无机械移动部件的限制，工作的频率能在很宽的范围内调整，最高在100 Hz以上。先进的设计理念使喷枪的重量可以控制在6 kg以下，便于安装在机械手上进行喷涂，有利于制备复杂型面上的涂层。例如，利用 HFPD 技术制备WC–Co涂层，工作频率用45 Hz ，只需0.035 mL/min 的丙烯和0.14 mL/min的氧气流量，送粉量为 4 kg/h ，沉积效率约54%。即 HFPD 技术喷涂1 kg 碳化钨粉末消耗的氧气量约为HVOF 的20% ~ 59%(不同 HVOF 设备消耗的氧气量差别较大)，大大降低了气体成本。
新发明的PTS ( Pulsed Thermal Spray)工艺改进了传统的爆炸喷涂工艺，使喷枪设计小型化，喷距减小到6.4 ~ 25.4 mm ，能用于喷涂直径最小 38 mm 的内孔(如图10 所示)。喷距的减少使得粉末在火焰中停留时间变短，减少了氧化情况，因此可以使用粒径小于20 μ m 的粉末，但粉末粒子在火焰中还是可以加速到700 ~ 900 m/s 以上。PTS 工艺制备的涂层质量很高，据报道在12.7 ~ 25.4 mm 喷距喷涂的WC–Co–Cr涂层，孔隙率约0.25% ，显微硬度 1 232 HV 。
参考文献（略）
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