续 我国热喷涂粉末材料的应用与发展现状
于月光,曾克里,宋希剑等
机械工人热加工
二、纳米热喷涂粉末或超细热喷涂粉末的应用
纳米粒子具有表面效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应，从而改变了固体材料表面的形态、组织结构和应力状态。在化学成分相同的情况下，若采用纳米粒子制备热喷涂材料，在工件表面形成具有声、光、电、磁等特异性能的纳米结构涂层, 将赋予其更优异的耐高温、防腐蚀、耐磨损和抗疲劳等力学性能，从而达到有效地延长其使用寿命、提高生产力的目的。
(1) 纳米铝粉包覆的复合涂层材料。国内研究单位克服了纳米铝粉极易燃烧、爆炸且易团聚的技术难题，在保持铝粉高活性的同时保证了其使用的安全性，使用的纳米铝粉的平均粒径为5 0 ～1 2 0 n m ，使用该铝粉研制的新产品，如铝包镍（KF －6 ）（见图1 ）、镍铬铝粉末（K F－1 1 0 ）、镍铬铝钴氧化钇复合粉末（K F －1 1 3 ）、铁铬镍铝碳化钨复合粉末（K F －9 1 ）等，具有优异的结合强度、抗弯强度、硬度和耐磨性等，在航空、航天、石化和石油等工业部门得到了良好的应用。
(2)美国INCO 公司采用机械研磨方法,已成功地加工了Ni、Inconel718、316 不锈钢等纳米喷涂粉末，并在粉末中加入防止粗化的抑制剂、合金促进剂、涂层/ 基体润滑剂等， 经喷涂后仍能保持其纳米特性。
(3)美国Inframat 公司用喷雾干燥法制备的WC/Co、Al2O3/TiO2纳米喷涂材料(见图2) ,采用等离子和HVOF喷涂工艺均可得到纳米结构涂层。
三、制备方法的不断革新
1. 雾化法制粉
雾化法制粉更多的采用惰性气体雾化工艺，制成的合金粉末氧含量低、球形度好，喷涂工艺性和涂层性能均有较明显提高。为了降低由于气体雾化带来的成本提高问题，国内生产厂家已开始采用液化气体储罐，并同时使用气体循环系统。
2. 采用气流分级工艺
传统的热喷涂粉末分级方法是采用筛分法，即采用筛网对粉末进行分级，但当热喷涂粉末的粒度＜45μm 时，如JP －5000要求热喷涂粉末的粒度为－4 5 + 1 5 μm ，采用筛分法无法达到要求，此时采用气体分级方法是惟一的选择。
3. 喷雾干燥制粉工艺得到普遍应用该工艺方法可制备WC -Co 、Mo 粉、NiCr-Cr3C2、Al2O3/TiO2和Cr2O3等。
4. 柔性线材
柔性线材的特性在于将热喷涂粉末通过橡胶拌和，压制成柔性线材（弹性线绳）。法国、美国、俄罗斯等国在解决陶瓷细粉的喷涂进料问题时，使用有机外壳包裹的柔性线材，目前在发达国家已被广泛用于先进火焰喷涂工艺的操作。但使用橡胶与粉末均匀拌和制成柔性线材尚未见先例。这种柔性线材极便于喷涂操作，且粉末成分均匀( 见图3 ) 。采用火焰线材喷涂工艺。
5. 液态喷涂材料
在制备纳米涂层的过程中，由于普通纳米粉末流动性差，单个颗粒质量小，很难直接用来热喷涂，所以必须进行团聚造粒处理。团聚体热喷涂粉末经热等离子体喷涂后，一部分被熔化而转变成涂层中微米结构组织，未熔化部分撞击基体变形成为涂层中的纳米结构组织，因此最后在涂层中获得纳米－微米结构混合涂层。目前，发展了一种全新的技术路线，并采用金属盐和直流等离子体喷涂，可直接制备出纳米结构涂层。
四、加强喷涂工艺适应性的研究
涂层材料是随着热喷涂设备和工艺的发展而发展的，热喷涂材料必须满足喷涂工艺的需要，即能均匀、流畅、稳定地输送到喷射焰流中，以保证获得质量稳定、均匀的热喷涂涂层。因此，热喷涂用涂层材料的形状、粒度，以及粒度分布、松装密度、流动性和压馈强度等性能成为热喷涂材料性能的重要性能。
1. 粉末粒度的控制
针对不同的喷涂工艺，涂层材料的研究和生产单位加强了对粒度的严格控制，以适应不同类型、不同厂家的喷涂设备的需要。如：同样是火焰超音速设备，J P －5000 的最佳粒度范围是－45+15μm，而DJ2600（2700）的最佳粒度范围是－3 8 + 1 0μm 。
2. 粉末压馈强度的控制
对于复合热喷涂粉末，若粉末粒子本身的结合强度不够，在喷涂的飞行过程中，粉末粒子极易产生碎裂，造成喷涂时的动能不足，从而严重影响了喷涂的沉积效率。日本FUJIMI 公司率先开展了粉末压馈强度的研究，对喷涂粉末生产和涂层质量的提高将有重大的意义。
五、定型材料质量的日益提高
热喷涂粉末材料在几十年发展过程中，已形成了数百个品种，有的品种随着热喷涂技术的进步被逐渐淘汰，有的品种经过实践的考验证明是非常有应用价值的产品，被用户所认可而逐渐成为定型产品，如W C - C o 、N i C r -C r3C2等。这些定型产品的质量提高应归功于：
(1)研究和生产设备的改善 材料的进步归根结底是
设备的进步，随着等离子、火焰超音速、爆炸、冷喷等喷涂设备，以及雾化、喷雾干燥、烧结、包覆和团聚等粉末生产设备的不断进步，热喷涂粉末材料的质量得到迅速提高，成本也有大幅度的下降，在这方面国内厂家的进步更加明显。
(2)各企业质量管理体系的建立 ISO9000质量管理
体系是被实践证明非常有效的质量管理体系，它的建立和有效运行将给热喷涂材料的生产企业和应用厂家提供满意的产品，使各个环节的企业都来关心质量、重视质量，为质量的提高献计献策，真正促进了热喷涂行业的发展。
六、结语
随着科学技术的不断发展，热喷涂技术逐渐被一些关键的工业领域所认识和认可，已经成为一个大产业。作为热喷涂技术的核心之一，热喷涂材料正吸引越来越多的企业参与其中，发展势头迅猛。
参考文献略
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