Daren Gansert和George Grenier Bender Machine Inc .

一、热喷涂技术

在过去的50年里，热喷涂技术作为一种为机械零件提供耐磨和耐腐蚀涂层的手段得到了广泛的关注。这些涂层不仅用于增强基材的机械性能，而且在修复磨损的机器元件方面非常有用，后者在热喷涂服务维修车间中占主导地位。

到目前为止，我们有许多热喷涂工艺，我们可以用来改善零件的表面特性，即:

钢丝火焰喷涂电弧火焰喷涂粉末火焰喷涂等离子体火焰喷涂高超声速火焰喷涂

这些过程使用钢丝或粉末原料。

电线、电弧和粉末火焰喷涂被认为是低热和低动能的过程。在这一类别中使用的最流行的工艺是丝弧火焰喷涂系统。该设备主要用于在钢结构和制造行业的大表面积上快速应用耐腐蚀涂层(即铝和锌)。该工艺已经成功地应用于更高熔点的金属，并可以使用两个单独的线圈来制造不同材料的“伪”合金。

与其他金属丝和粉末形成的涂层相比，电弧喷涂涂层通常更多孔。对于需要关键表面处理的部件，这种孔隙度是不可接受的，为此我们使用粉末喷涂技术。然而，相对粗糙，坚韧的涂层基体，由电弧工艺创建，表现出优秀，坚硬，耐磨，弹性的品质。因此，在翻新需要重金属喷涂沉积物的大型部件时，电弧喷涂工艺已成为必要。

等离子喷涂工艺技术主要是为航空航天工业而发展起来的。这个过程属于高热、低动能过程的范畴。生产适合航空航天严格需求的涂层质量涉及火焰喷涂设备制造商和几家大型飞机制造组织的重大承诺。

等离子喷涂过程是由气体或气体混合物通过钨阴极和水冷阳极(喷嘴)之间产生的电弧产生的。这会导致极端的能量转移，导致过度加热、电离和部分电离，从而形成电中性等离子体。由于其迅速膨胀，等离子体被迫通过喷嘴孔，释放额外的热量通过重组。

在这种电离气体等离子体中引入悬浮在载气中的精确计量的粉末物质流。当粉末颗粒被送入高速/高温等离子体时，它们被迅速而彻底地加热并加速到要被涂覆的表面。

通过该工艺制备的涂层氧化物含量相对较低，孔隙率最小，并具有较高的粘结强度。

等离子喷涂涂层的物理和冶金性能通常优于所有其他火焰喷涂方法，高超声速燃烧和爆轰枪系统除外。

与等离子喷涂(电能)不同，高超声速热喷涂方法属于高速燃烧过程(化学能)的范畴，因为涂层是由粒子通过对流融化而形成的热传递均匀的热废气束，并被快速移动的火焰加速到高速。

高超声速火焰喷涂过程的主要组成部分是一个内燃装置，它会产生类似于火箭中的“排气”。这种废气是由氧气和燃料气体的内部燃烧产生的。燃烧火焰温度约5500华氏度。它的排气速度为每秒4500英尺。

悬浮在载气中的粉末材料被轴向送入喷枪喷嘴内的排气中心，在那里它们被加热并加速到大约每秒2500英尺。

当粉末颗粒撞击固体工件时，它们具有如此特殊的热能和动能，从而产生高度致密、粘结良好和光滑的最高质量涂层。

高超声速涂层可以通过控制所有操作的可变参数来常规复制，这些参数不像其他火焰喷涂方法那么关键。特别是，涂层完整性不受“枪-工件”距离变化的显著影响。这种相对不敏感的喷涂距离，以及该系统的便携性，使其非常适合现场喷涂和枪必须手持的应用。

2市场影响-热喷涂作为铂的替代品的应用

A.在过去五年中，碳化钨已经取代了油田活塞杆上的镀铬材料。

镀铬有剥落问题;铬薄片会渗入汽缸，对活塞和汽缸造成额外的磨损。

碳化钨具有优良的磨损特性，不剥落。碳化钨涂层活塞杆不需要像铬一样重涂，除非外部损坏。对用户的好处是延长了使用寿命，从而延长了大修之间的间隔时间。

B.在印刷工业中，陶瓷涂层已经取代了镀铬水辊。使用这些陶瓷辊，因为他们优秀的润湿作用。镀铬辊需要酸蚀刻，这本身就是一个环境问题。此外，铬辊使用异丙醇来增加润湿作用。这种酒精的挥发性是一个环境问题。酒精替代品更贵，而且价格正在上涨。陶瓷辊的使用减少了对润湿剂的需求，在大多数情况下，完全消除了润湿剂的使用。陶瓷辊不需要酸蚀刻。事实上，它们是惰性的。由于陶瓷不剥落，橡胶辊在水或油墨火车类似铬片污染。

c.哈氏合金c已经取代了塑料工业打印滚筒和复合辊上的镀镍和镀铬。哈氏合金C提供了与铬或镍相当的光滑表面。这些卷的直径从6英寸到16英寸不等，长度从2英尺到7英尺不等。可用的铬供应商急剧减少。此外，由于环境压力的增加，镍板的产量也有所减少。对客户来说，使用Hasteloy C的特别优势是更快的周转时间。

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