主页 > 新闻动态 >
关于我们 / ABOUT US
联系我们 / CONTACT US
澳门波音平台玻璃材料有限公司
联系人:于波
联系电话:13068628996 13118899449
地址:广东省佛山市南海区狮山镇小塘东一街5号3楼
陶瓷热喷涂_百度文库
作者:澳门波音平台   发布时间:2019-09-20 15:50

  山东陶瓷 第 21 卷第 2 期 Vol . 21No. 2 Jun. 1998 1998 年 6 月 SHANDONG CERAMICS ?综述? 陶 瓷 热 喷 涂 黄克刚 ( 山东省硅酸盐研究设计院, 淄博255086) 摘要本文简述了陶瓷材料热喷涂的几种方法: 棒材火焰喷涂法、 粉 末火焰喷涂法及等离子弧喷涂法, 并对陶瓷涂层及陶瓷—金属复合涂层进 行了简介。 关键词热喷涂陶瓷涂层 对陶瓷材料的加热熔化是通过火焰喷枪 实现的, 喷涂的基本原理如图 1 所示。喷枪 通过气阀分别引入乙炔、 氧气和压缩空气, 乙 炔和氧气混合 后在喷嘴出口处产生燃 烧火 焰。枪内的驱动机构通过滚轮带动棒材连续 地通过喷嘴中心孔送入火焰, 在火焰中被加 热熔化。压缩空气通过空气帽后形成锥形的 1概述 热喷涂是制备涂层的一类方法, 已成为 材料表面防护与强化的新技术之一, 它是利 用热源将喷涂材料加热熔化或软化, 以一定 速度喷射到基体表面, 形成涂层。其基体几 乎可以是各种材料, 包括金属、陶瓷、玻璃 等无机材料以及塑料、木材、纸张、布匹等 有机材料, 而且不限工件尺寸, 大到铁塔、 桥 梁, 小到机械零件均可采用热喷涂制备涂层。 喷涂材料可以是金属材料, 也可以是陶瓷等 无机非金属材料以及陶瓷—金属复合材料。 陶瓷热喷涂是指以陶瓷为喷涂材料的热喷涂 方法, 它是在金属材料热喷涂的基础上发展 起来的, 由于陶瓷涂层具有许多金属材料无 法比拟的优异性能, 所以发展迅速, 在许多 领域发挥了越来越重要的作用。 2热喷涂方法 陶瓷材料可以制成棒材而采用棒材喷涂 法, 也可以将陶瓷制成粉料, 采用粉末喷涂 法。陶瓷热喷涂的加热方式一般采用火焰加 热法或等离子弧加热法。 2. 1棒材火焰喷涂 收稿日期1998—02—23 图 1棒材 火焰喷涂原理示意图 1—涂层; 2—燃烧火焰; 3—空气帽; 4—气体 喷嘴; 5—棒材; 6—氧气; 7—乙炔; 8—压缩 空气; 9—喷涂射流; 10—基体 26 山东陶瓷第 21 卷 高速气流, 使熔化的材料从棒材端部脱离, 并 雾化成细微的颗粒, 在火焰及气流的推动下, 喷射到基材表面形成涂层。这里陶瓷材料一 般被压制成 3mm 棒材。 由于乙炔与氧的燃 烧温度可达 3500℃, 所以一般低熔点的陶瓷 材料可以被熔化。但是由于陶瓷不能做成连 续的无限长的棒材, 决定了喷涂的连续性受 到限制。 2. 2粉末火焰喷涂 这是通过粉末火焰喷枪实现的, 喷涂原 理如图 2 所示。喷枪通过气阀分别引入燃料 气体 ( 主要是乙炔) 和氧气, 经混合后从喷 枪环形孔或梅花形孔喷出, 产生燃烧火焰。 喷 枪上设有粉料斗或进粉管, 利用送粉气流产 生的负压, 抽吸粉料斗中的粉末, 使粉末随 气流从喷嘴中心进入火焰, 被加热熔化或软 化, 焰流推动熔粒以一定速度喷射到工件上。 现在, 这种陶瓷粉末喷枪得到了不断的 完善和改进, 可将粉末强迫送入火焰的焰心 内, 延长粉末在火焰中的停留时间, 使粉末 得以充分加热, 熔融后的粉末喷出后, 又被 空气加速, 提高了涂层的质量。在粉末的供 给方面也有了很大的改进, 可根据需要连续 地、定时定量地供给粉末。由于粉末火焰喷 涂具有设备简单、轻便, 初投资少, 现场施 工方便, 操作易掌握等特点, 是目前陶瓷喷 涂应用较普遍的方法。 2. 3等离子喷涂 等离子 喷涂是采用刚性 等离子弧为 热 源, 以喷涂粉末材料为主的热喷涂方法。等 离子弧是等离子体弧的简称。等离子体是指 气体在超高温状态下被部分或全部电离, 形 成正负离子 ( 电子) 数量相等而整体呈电中 性的导电体。电弧本身是等离子体, 但只有 当电弧通过热收缩效应、自磁压缩效应、机 械压缩效应被压缩, 成为具有更高温度的压 缩电弧时, 才称为等离子体弧, 其中心温度 可达 10000~50000℃, 这样高的温度, 使所 有的陶瓷材料都能够得以喷涂。 图 3等离子喷涂原理示意图 图 2粉末 火焰喷涂原理示意图 1—氧-乙炔混合气; 2—送粉气; 3—喷涂粉末; 4—喷嘴; 5—燃烧火焰; 6—涂层; 7—基体 目前较为成熟的是气稳等离子喷涂, 喷 涂原理如图 3 所示。由等离子喷枪产生等离 子射流, 向喷枪供给工作气体 ( N 2 、 等) , Ar 通过高频火花引燃电弧。高温等离子气体从 喷嘴喷出后, 体积迅速膨胀, 形成高温高速 等离子射流。送粉气流推动粉末进入等离子 射流后, 迅速加热到熔融或半熔融状态, 被 等离子射流加速, 形成飞向基材的喷涂粒子 束, 撞击到基材表面, 形成涂层。 第 2 期黄克刚: 陶瓷热喷涂 27 等离子喷涂不象火焰喷涂那样只需一把 喷枪即可, 它是由整流电源、 高频振荡器、 控 制柜、送粉器、喷枪、冷却水供给装置、气 瓶及其它辅助设备等构成的一套设备机组, 因而投资较大, 但其喷涂质量要远胜于火焰 喷涂。现在又发展了更具先进性的水稳等离 子喷涂, 是用水作电离介质, 它具有功率更 大, 效率更高, 可大幅度降低生产成本等特 点, 在国外已得到应用, 主要用来喷涂氧化 铝、硅酸锆等陶瓷涂层。 瓷粉末的混合体。可以将陶瓷粉末与金属粉 末按比例混合后喷涂, 或通过双送粉器送料, 也可以通过烧结法、包覆法、团聚法等预先 将陶瓷粉末与金属制成复合粉末, 然后进行 喷涂, 而后者得到的某些涂层性能更加优异, 并可以保护碳化物不被氧化分解。 3. 3涂层的过渡层 在金属基材上制备陶瓷涂层时, 由于陶 瓷与金属的膨胀系数相差较大, 为避免涂层 因应力而剥落, 一般要喷涂陶瓷—金属过渡 层, 以减缓膨胀系数的差异。过渡层可以是 一层或多层, 对于多层过渡层, 金属与陶瓷 之间的比例应渐变。 例如, 在 NiCr 合金底层 与 ZrO 2 面层之间如果采用三层过渡, 每层金 属与陶瓷的比例是: 80% NiCr + 20% Z rO 2; 50% NiCr + 50% Z rO 2; 20% NiCr + 80% ZrO 2 。 3材料及涂层 3. 1陶瓷涂层 实用的陶瓷热喷涂材料, 大部分是金属 氧化物及一部分碳化物、 硼化物、 硅化物等。 一般以粉末状态应用, 其粒度影响涂层的性 能, 适宜的粒度取决于材料的熔点、 密度、 热 导率、热容等, 一般为 150~320 目, 但要获 得密实、光亮的涂层, 需要更细的粉末, 要 求在 45 m 以下。氧化物材料由于不怕被氧 化, 在火焰喷涂时可采用氧化焰, 以获得更 高温度, 但对于碳化物要防止其分解、 脱碳。 现 在 应用 最 广 泛 的 氧化 物 材 料 是 Al2 O3 、 Cr 2O 3 、Zr O2 、SiO 2 等以及它们的复合材料, 它们都具有耐热性、耐蚀性、耐磨性、绝热 性、绝缘性等优异性能。其它非氧化物材料 以碳化物为主, 常用的有 WC、T iC、Cr 3C 2 等, 它们具有某些特殊的性能, 如 W 2 C 与 WC 的共晶混合物属于最硬、最耐磨材料之 一, 用于制备耐磨涂层。这些碳化物一般不 单独用来喷涂, 而与 Co、Ni、Ni-Cr 等金属 制成陶瓷—金属复合材料使用。 3. 2陶瓷金属复合材料 根据热喷涂的特点, 可以很容易制备陶 瓷与金属的复合材料, 其涂层具有良好的综 合性能或具有特殊功能, 是单一陶瓷或单一 金属所不能达到的。它的金属相可以是单一 金属、合金或不同金属粉末的混合体, 陶瓷 相也同样可以是单一成分、复合物或不同陶 4应用 根据陶瓷涂层及陶瓷—金属复合涂层的 特点, 已经制备了许多实用的耐磨、 耐蚀、 耐 温及抗氧化等涂层, 在航空航天、 石油化工、 钢铁冶金、机械制造以及新技术产业等领域 得到了广泛的应用。 陶瓷热喷涂的相当一部分是用来制备耐 磨涂层, 在耐粘着磨损、耐磨粒磨损、耐纤 维磨损、 耐微振磨损等诸多方面发挥作用。 当 相同或相似的 金属相之间接触并相对 运动 时, 很容易产生粘着磨损, 而当两表面的材 料硬度相差较大时, 则不易产生粘着磨损, 所 以在一个金属表面喷涂陶瓷涂层, 就可以很 好地解决粘着磨损。合成纤维和天然纤维由 于高速运转, 对机械零件引起的磨损, 是纺 织工业的一个共性问题。氧化物陶瓷涂层可 以获得最佳的表面特征, 高的耐磨性能, 可 得到轮廓分明的外表面, 且涂层有一定的粗 糙度, 为丝线通过时防滑、夹紧提供了适宜 的条件。 除了人们已经认识到的陶瓷涂层的一些 28 山东陶瓷第 21 卷 性能外, 也逐渐发现了许多新的用途, 例如 在音箱的喇叭上喷涂一层陶瓷薄膜, 可使音 律更加宽广。相信随着科技的进步, 陶瓷热 喷涂会在诸多行业发挥越来越重要的作用。 山东硅院四项成果通过省级技术鉴定 [ 本刊讯] 山东省硅酸盐研究设计院科 研工作又创佳绩, 1998 年 4 月 27 日又有四 项科研成果通过省级技术鉴定。受省科委的 委托, 省一轻厅主持了鉴定会。 完 成的 “ 陶瓷质电容压 力传感器的 研 制”项目, 把增韧微晶氧化铝陶瓷材料和先 进的陶瓷制备工艺技术应用于力学传感器领 域, 克服了电极、密封、介质腔体的制备等 一系列技术难关, 设计制造出了陶瓷质电容 式压力传感器。该产品采用干式设计, 外形 小、 耐高温、 耐腐蚀、精度高、 稳定性好; 特 别是由于其主要结构采用零力学滞后的陶瓷 材料制造, 解决了力学传感器久而未决的蠕 变现象。 该项目立足国内原材料和工艺设备, 其生产成本大幅度下降, 有良好的经济效益, 市场前景广阔, 其工艺制备技术对压力传感 器生产的小型化、集成化、多功能化有重要 的促进作用。该产品填补了我国陶瓷质电容 式压力传感器的空白, 属国内首创, 其主要 技术指标达到了国际同类产品的先进水平。 该产品的研制成功, 可改变我国完全依靠进 口的局面, 能节约大批外汇。 “ 高白精细瓷的研制” 项目研制的高白精 细瓷, 具有白度高、 透光度好、 釉面光润、 器 型规整等特点, 经文献检索国内尚未有高白 精细瓷成功投入规模生产的报导。该项目填 补了国内空白, 技术属国内领先水平。高白 精细瓷使用的原料来源广泛、价格低廉, 其 泥料、 釉料的工艺性能优良, 生产易于控制, 烧成范围宽, 产品性能稳定, 技术成熟可靠, 适合规模化生产。 利用该技术生产的产品, 属 低能耗、低成本、附加值高的产品、经济效 益和社会效益显著。 高白精细瓷制造技术为使用普通细瓷原 料, 制作高档瓷提供了可靠的技术保证, 为 我国陶瓷产品上档次工作, 开辟了一条新的 途径。 “ 仿蒙砂效果玻璃釉的研究” 项目, 研制 的铅硼硅磷蒙砂玻璃釉装饰的制品表面光滑 细腻, 光泽柔和, 半透明质感好, 其效果完 全可以与氢氟酸蒙砂玻璃相媲美, 且釉的铅 镉溶出量及耐酸、碱侵蚀等理化性能指标达 到英美等国家产品指标。经查新检索及文献 分析, 认为该项目填补了国内空白, 达到国 际先进水平。用仿蒙砂玻璃釉替代氢氟酸蒙 砂, 可从根本上解决使用氢氟酸蒙砂对环境 的污染, 具有较高的社会效益。 完成的“ 高温釉中彩小膜花纸的研究” 项 目, 对材料和工艺的选择进行了比较系统的 研究, 所研制的高温小膜花纸可直接用于高 温陶瓷的一次烧成, 颜色纯正、稳定、无爆 花、散线现象, 并且不用二次烤花。节约能 源, 缩短生产周期, 降低生产成本, 画面具 有耐磨蚀性、 化学稳定性和耐久性等优点。 所 采用的技术工艺路线、 生产设备合理可行, 质 检手段完善, 设备先进, 具备了批量生产的 条件。用于高档日用瓷的高温釉中彩小膜花 纸, 已为国内许多厂家所采用, 属国内首创, 具国内领先水平, 有广阔的推广应用前景。


澳门波音平台