理论教育 热喷涂层性能与设计分析

热喷涂层性能与设计分析

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:如采用低压等离子喷涂可大大减少涂层材料的氧化,而高速火焰喷涂则可以防止碳化物的高温分解。温度及速度都低的火焰喷涂和电弧喷涂涂层的孔隙度都比较高,一般达到百分之几,甚至可达百分之十几。而高温等离子喷涂涂层及高速火焰喷涂涂层孔隙度较低,最低可达0.5%以下。合理进行热喷涂层的设计,要做到以下几点:1)明确工件材质和服役条件。4)掌握热喷涂层的性能。5)进行涂层的选择和系统的设计。

热喷涂层性能与设计分析

1.热喷涂层的性能

(1)化学成分 涂层材料在熔化和喷射过程中,在高温下会与周围介质发生反应生成氧化物、氮化物,以及在高温下会发生分解,因而涂层的成分与涂层材料的成分是有一定的差异的,并在一定程度上影响涂层的性能。如MCrAlY(M=Co、Ni、Fe,Y=稀土元素)氧化后会影响其耐蚀性,而WC-Co经氧化和高温分解后其耐磨性会降低。

通过喷涂方法的选择可以避免和减轻这一现象的发生。如采用低压等离子喷涂可大大减少涂层材料的氧化,而高速火焰喷涂则可以防止碳化物的高温分解。

(2)孔隙度 热喷涂层中不可避免地存在着孔隙,孔隙度的大小与颗粒的温度、速度以及喷涂距离和喷涂角度等喷涂参数有关。温度及速度都低的火焰喷涂和电弧喷涂涂层的孔隙度都比较高,一般达到百分之几,甚至可达百分之十几。而高温等离子喷涂涂层及高速火焰喷涂涂层孔隙度较低,最低可达0.5%以下。

(3)硬度 热喷涂层在形成时受激冷和高速撞击,涂层晶粒细化,晶格产生畸变,使涂层得到强化,因而热喷涂层的硬度比一般材料的硬度要高一些,其大小也会因喷涂方法的不同而有所差异。

(4)结合强度 热喷涂层与基体的结合主要依靠与基体粗糙表面的机械咬合(抛锚效应)。基体表面的清洁程度、涂层材料的颗粒温度、颗粒撞击基体的速度以及涂层中残余应力的大小均会影响涂层与基体的结合强度,因而涂层的结合强度也与所采用的喷涂方法有关。

(5)热疲劳性能 对于一些在冷热循环状态下使用的工件,其涂层的热疲劳(或称热振)性能至关重要,如该涂层的热疲劳性能不好,则工件在使用过程中便会很快开裂甚至剥落。涂层热疲劳性能的好坏主要取决于涂层材料与基体材料的热胀系数差异的大小和涂层与基体材料结合的强弱。

2.热喷涂层的设计(www.daowen.com)

实际生产中,由于工件的形状、大小、材质、施工条件、使用环境及服役条件千差万别,因而对涂层性能的要求也不一样,所以在设计产品和修复零件时,就涉及如何正确选用热喷涂层、采用哪种工艺来实现等,这将关系到涂层的质量和使用效果。合理进行热喷涂层的设计,要做到以下几点:

1)明确工件材质和服役条件。

2)准确判定工件的失效原因。

3)了解工件表面性能要求。

4)掌握热喷涂层的性能。

5)进行涂层的选择和系统的设计。

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