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热喷涂技术的研究现状

 1金属涂层的研究现状

    热喷涂金属涂层是研究和应用较早的耐磨涂层,常用的有金属(Mo、Ni)、碳钢和低合金钢、不锈钢和Ni-Cr合金系列涂层。一般采用火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、HVOF及爆炸喷涂工艺,涂层具有与基体的结合强度较高,耐磨、抗腐蚀性能较好等优点,用于修复磨损件及机械加工超差件。

    采用铝系合金等离子喷涂技术对活塞环、同步环及气缸等零件进行喷涂时,涂层具有良好的耐磨性、高结合强度及优异的耐粘着磨损性,在有润滑油的条件下具有良好的抗咬死性和抗拉伤性能。高碳钢丝、不锈钢(Crl3型、18-8型等)合金丝是常用的耐磨耐蚀喷涂材料。具有强度较高、耐磨性好、来源广泛、价格低廉等特点。NiCr涂层具有较好的耐热、抗腐蚀及抗冲蚀磨损的性能,可作为电站锅炉的过热器管和再热器管的防护涂层,采用火焰和等离子喷涂方法可制备具有不同组织结构的NiCr金属耐磨涂层,涂层中孔隙率和氧化物含量较高。

    2陶瓷涂层的研究现状

    热喷涂陶瓷粉末包括氧化物、碳化物、硼化物、氮化物及硅化物等,是金属元素和非金属元素组成的晶体或非晶体化合物。陶瓷涂层具有高熔点、高硬度和良好的耐磨性、耐腐蚀性以及高温稳定性等特点。但喷涂陶瓷涂层工艺复杂,成本较高,而且涂层表面容易出现裂纹,抗热疲劳性能不如金属涂层;而且涂层的韧性较差,不能用于承受较大的冲击载荷。目前常用的陶瓷涂层有A12O3、TiO2、Cr2O3、ZrO2、WC、TiC、Cr3C2、TiB2等,一般采用等离子喷涂、火焰喷涂、HVOF和爆炸喷涂技术制备。

    任靖日等研究了等离子喷涂A12O3-40%TiO2和Cr2O3陶瓷粉末涂层的滑动磨擦磨损特性,指出Cr2O3涂层的耐磨性高于A12O3-40%TiO2涂层,Cr2O3涂层的磨损机理主要为磨粒磨损,在较大载荷下,Cr2O3涂层的磨损呈现脆性断裂特征。A12O3-40%TiO2涂层的磨损机理主要表现为塑性变形和层状剥离。陈传忠等研究的A12O3加TiO2加NiCrAlY复合陶瓷涂层,由于熔化的TiO2和A12O3形成了一定程度的互溶,可减小涂层的孔隙率,进一步提高涂层的强度、韧性和耐磨性能。

    Lin等研究了等离子喷涂多层金属、陶瓷涂层的滑动磨擦磨损特性。其喷涂顺序为,首先在基体上喷涂NiCr打底层,然后是不同比例的NiCr-Cr2O3过渡层,表面为100%的Cr2O3。发现适当金属和陶瓷比例的过渡层能够提高涂层的耐磨性。涂层的主要磨损机理为脆性断裂、磨粒磨损、粘着和氧化磨损。

    3金属陶瓷涂层的研究现状

    金属与陶瓷材料各有其独特的优异性能和明显的性能弱点,如何把金属与陶瓷材料各自的优势性能结合起来,一直是材料科学与工程界研究的方向。金属陶瓷复合涂层技术,即在塑性的基体上均匀地分布着颗粒形状、尺寸大小适当的陶瓷相,成功地实现金属和陶瓷的优势结合,制备既有金属强度和韧性,又有陶瓷耐高温、耐磨损、耐腐蚀等优点的复合材料,大大拓宽了金属材料和陶瓷材料各自的应用范围,在航空、航天、化工、机械、电力等工业领域得到成功应用。在工业上应用最广的金属陶瓷涂层主要有:Cr3C2-NiCr、WC-Co。大多采用HVOF、等离子及爆炸喷涂工艺
 

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