摘要：为满足汽车尾气处理用的陶瓷涂层的特殊要求，我们专门设计了一种专用喷嘴进行喷涂．为喷成高质量Cr2O3涂层，我们研制了高焓、亚音速、枪内送粉喷嘴．文中对实验情况作了介绍．
关键词：热喷涂粉末；等离子喷涂；等离子喷涂设备；汽车尾气处理涂层；高焓；亚音速；枪内送粉喷嘴
1前言
我们研制成的“三功能”等离子喷涂设备，除了能进行一般等离子喷涂外，还能进行“超音速喷涂”和“流层喷涂”。由于具有三种功能，该设备的应用范围，就要比一般等离子设备更宽广一些。随着我国等离子喷涂工艺的不断发展，要喷涂的零件种类越来越多，五花八门，对涂层质量的要求也越来越高。这样，“三功能”设备的原有水平，就不能完全满足这一需要了。为此，用户就向我们提出对设备进行改进的要求。我们认为，这一要求很合理。我们是研制、生产设备的单位，就应很好地为用户服务，这是我们的天责。近几年来，我们在这方面已做了一些工作，也取得了一些成绩，今后还要继续做下去。现将我们已做过的工作，介绍如下。
2用于汽车尾气处理的氧敏传感器，喷涂陶瓷涂层问题
为了解决汽车尾气对大气的污染问题，天津开发区欣特涂层技术公司对传感器等离子喷涂一层陶瓷涂层。该传感器，对所喷涂层的气孔率、涂层中颗粒之间的粘结强度，喷涂时基体温度的控制，都有特殊的要求。这些要求是：
(1)涂层气孔率，越大越好。涂层中气孔应是开孔，不应是闭孔，以便大量的尾气能通过气孔到达敏感元件上。从而准确测出02气的含量，以便及时调节油门和进气量。
(2)涂层中颗粒之间的粘结要牢，汽车长期运行时不得脱落。
(3)喷涂时要严防基体过热。热敏元件是由Zr02制成的，热膨胀系数很小，如基体过热，就会炸裂。
我们原来供应的喷枪，已不能满足这些要求了。为此，天津欣特公司要求我们对喷枪进行改进设计。经我们分析认为：没有必要重新设计的把喷枪，只要研制出一种专用喷嘴，就可以解决问题。这种专用喷嘴应具有下列性能：喷出的焰流焓值要高，热喷涂粉末粒子飞行速度不宜太快，也不应太慢，要适当。喷涂工作气体，应采用A州2-州2混合气体，以便于焓值调节。
我们研制的专用喷嘴，经天津欣特公司喷涂工艺参数摸索试验，找出了最合理的工艺参数。他们对基体温度进行严格控制，终于喷涂成合格的零件，成品率达到98％以上，喷嘴寿命也很长，一个喷嘴能喷涂2万个零件。
3采用高焓值、亚音速喷嘴、枪内送粉、喷涂Cr2O3涂层实验
一般耐磨涂层，虽然耐磨性能很好，但不耐腐蚀。而Cr203涂层，不但耐磨性能好，而且耐腐蚀，因此，在工业上具有很高的应用价值。要想喷涂成高质量的Cr203涂层，在技术上难度是很大的，主要难 题有：
(1)对涂层致密度，要求特别高。例如，用于印刷机械网纹辊的Cr20s涂层，要求气孔率不得大 于2％。
(2)对涂层的显微硬度，要求也是很高的。其中要求最高的是印刷机械高档次的网纹辊，要求硬度达到Hv=1300Kg／mm2。要做到这一点，也是极其困难的。
(3)一般都采用lO-409tm超细热喷涂粉末进行喷涂。该热喷涂粉末密度小，如何将热喷涂粉末送到火熠高温区也是一个难题。
(4)喷涂沉积效率低的问题。根据Metco资料介绍，采用Metco136F热喷涂粉末喷涂，沉积效率只有40．50％。能否进一步提高?值得试验研究。由于Cr203涂层在工业上的特殊应用价值，以及我们原来卖给天津欣特公司、苏州统明机械公司(台商)的喷枪，难以喷出高质量的Cr203涂层，他们就向我们提出对原来喷枪进行改进设计的要求。经我们分析认为，为了能喷成高质量的Cr203涂层，就应采取下列措施：
(1)研制具有高焓值、热喷涂粉末粒子飞行速度很快(亚音速)的专用喷嘴。
(2)采用枪内送粉。
(3)设计专门枪内送粉咀，以保证热喷涂粉末能打到等离子火焰的高温区。
(4)一定要选用质量确实好的Cr203热喷涂粉末来进行喷涂：绝不要选用那些价格虽然低，但质量差的Cr203热喷涂粉末进行喷涂。热喷涂粉末质量差，是不可能喷出高质量Cr203涂层的。
(5)要系统试验不同喷涂工艺参数，对Cr203涂层质量的影响，从而选出最合理的喷涂工艺参数。要试验的参数有：
a)Ar、H2、N2气体流量，及它们之间的比例，对涂层质量的影响；
b)送粉量大小，对涂层质量的影响；
c)喷涂距离，对涂层质量的影响；
d)功率大小，对涂层质量的影响；
检验涂层质量，应包括以下内容：
a)涂层显微硬度
b)涂层结合强度
c)涂层气孔率
d)喷涂沉积效率
天津欣特公司、苏州统明机械公司，各自使用我们研制的高焓、亚音速枪内送粉专用喷嘴，对Cr203热喷涂粉末进行了喷涂试验，并对涂层性能进行了测定。
天津采用进口Cr203粉进行喷涂(Metco136F)，粘结底层为Ni／AL。测得的涂层性能如下：涂层显微硬度值为Hv=l100．-d200Kg／mm2；涂层结合强度为30-40MPa：涂层气孔率为6-8％(这是由天津大学采用金相法测定的，发现涂层中含有不少大的黑点。这可能是由于控制基体温度用的冷却空气吹得不好而造成的，往后应改进)。苏州采用国内某公司生产的Cr203粉进行喷涂，粘结底层为Ni／AL。苏州喷得的Cr203涂层性能如下：涂层显微硬度值为Hv=800Kg／mm2：涂层结合强度为24．27MPa；涂层气孔率，由于没有测试仪器，未进行测定，由肉眼观察，气孔率大。比较上述两家数据，可以明显地看出：苏州喷涂的Cr203涂层质量，远远比天津喷涂的差。涂层显微硬度值低30％左右，涂层结合强度低27％左右。造成这种情况的主要原因，是苏州买来的Cr203热喷涂粉末质量太差。如苏州也采用Metco136F热喷涂粉末进行喷涂，就绝不会出现这种情况，因为两家所用的喷枪和喷嘴，都是一样的，喷出的结果略有差别，那是难免的，但不应差别那么大。这一试验结果告诉我们，要想喷出高质量的Ch03涂层，就必须采用高质量的Cr203热喷涂粉末来进行喷涂，绝不要为了降低成本而采用质量差的热喷涂粉末进行喷涂。在此，要告诉大家，我们研制的Cr203专用喷嘴，实行枪内送粉不存在堵喷嘴问题，天津、苏州两家试验结果，都证明了这一点。
天津欣特公司喷的Cr203涂层气孔率偏高，据他们自己分析，这是由于吹风用的冷却装置没有搞好而引起的。这问题不难解决，解决后气孔率就能降下来。欣特喷的Cr203涂层质量，总的讲是良好的。再做些试验，严格把握有关因素对涂层质量的影响，将涂层质量提高到接近、甚至达到国外水平是有可能的。
4小结
我们喷涂汽车尾气处理用的陶瓷涂层(白色A1203)和Cr203涂层，都是采用亚音速等离子喷枪喷的。该枪具有下列特点：工作电压高，喷嘴寿命长，焰流焓值大小和热喷涂粉末粒子飞行速度快慢可调，实行枪内送粉时不堵喷嘴。由于该枪具有上述特点，使用该枪喷涂Zr02、A1203、Cr203、A1203+Ti02之类陶瓷热喷涂粉末，具有很大的优越性：熔化能力强，涂层结合力大，喷涂沉积效率高，节约能源，可降低喷涂成本。需要指出的是，喷涂镍包铝粉时，千万不要实行枪内送粉，非堵喷嘴不可．
参考文献略
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