超音速喷涂的工艺粉末特性及参数

超音速喷涂的工艺粉末特性及参数

1）粉末特性：

目前粉末供给商提供了品种繁多的碳化物粉末，而粉末特性往往因其制粉工艺方法的不同而表现出较大的差异。粉末特性包括：粉末粒度分布、颗粒外形、表面粗拙度等。

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2）氧-燃气流量和比例

喷涂的焰流温度及特性取决于氧-燃气流量和混合比例。喷涂时，首先应按照设备的划定要求确定氧气和燃气的流量，以保证喷枪焰流达到设计的功率水平。实际出产过程中有多种因素可导致氧-燃气比例的波动，而氧-燃气比例对确定终的涂层组织十分重要.

理论上，丙烷完全燃烧要求氧与丙烷的比例为5∶1（C3H8+5O2=4H2O+3CO2），这一燃烧比例产生的是中性焰（即，燃烧时氧与燃气分子全部耗尽）。若燃气比例下降，焰流中未消耗尽的氧分子将产生“氧化”气氛，导致熔融粉末粒子的过度氧化，涂层中氧化物含量增多。混合气中燃气过多会产生低温贫氧的火焰，所得涂层中未熔粒子和孔洞增多，而氧化物含量降低。事实上，中性焰是不存在的，在高温，燃烧过程不是完全可逆的，反应物与反应产物以热平衡和化学平衡方式共存。

3）喷涂间隔：

ZB-2700型超音速喷涂系统，当粉末粒子在距喷枪出口100mm以内即已达到了其高温度，跟着喷距的增加粒子温度逐渐降低，在100-230mm范围内，粒子温度大约降低了60℃，其降低幅度并不大，粒子仍可保持约1775℃的高温；而粒子速度在距喷枪出口大约190mm内是一个逐渐加速的过程，在距喷枪出口190-200mm左右达到580m/s以上的高速度，在170-230mm喷距上，粒子速度基本维持在580m/s以上。 考虑到高温焰流对基体传热的不利影响，喷距在可能的情况下应尽量增大，故对ZB-2700型超音速火焰喷涂系统来说，相宜的喷距应为：190-230mm。
与其它喷涂工艺比拟，喷涂喷距的可调整范围是比较大的，这得益于粒子的高速度。较大的喷距可调范围对实际出产十分有利，由于可以根据工件的外形、大小、涂层厚度等要求选择相宜的喷距，以得到综合机能好的涂层。

4）送粉量：

对任何热喷涂工艺来说，送粉量都是影响涂层机能的一个重要参数。某种粉末在某一详细的喷涂工艺前提下，都对应有一相宜的送粉量范围。

若送粉量过小，可能的不利影响有：

1）被喷涂粉末过熔，粉末烧损，烟雾大，易污染涂层。

2）每一遍喷涂不能完全笼盖其扫过的路径，造成涂层孔隙率增大。

3）延长了喷涂时间易造成工件过热涂层开裂和出产本钱的增大。

若送粉量过大，可能的不利影响有：

1）粉末熔化不充分，涂层结合强度降低，孔隙率增大。

2）涂层应力增大，导致涂层开裂。

3）粉末沉积率下降，出产本钱进步。

使用ZB系统，喷涂WC-Co涂层时，当送粉量在38-60g/min之间变化时，涂层孔隙率在0.55—1.2%之间，显微硬度在HV1000-1300, 粉末沉积率为40-50%，涂层机能优。喷涂CrC-NiCr涂层时：当送粉量在27-45g/min之间变化时，可获得令人满足的涂层质量。

５）超音速喷涂后处理

封孔，机械加工等工序。

涂层的孔隙率约占体积的百分之五，而且有的孔隙可由表及里。零件为摩擦副时，可在喷后趁热将零件放在润滑油中，利用孔隙储油有利于润滑。但对于随液压的零件，孔隙而轻易产生泄露，对于喷涂后，应该用封孔剂进行封孔处理。

对封孔剂要求：浸透性好，耐化学作用，不溶解，不变质。在工作温度下机能不乱，能增强涂层机能，常用的有石蜡，环氧，酚醛等。

当喷涂后的尺寸精度与表面粗拙度不能知足要求时，需要对其进行机械加工，可采用车削或磨削加工。

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